Розділ 6

6.3. Гідродроселі

Гідравлічні дроселі (далі дроселі) належать до гідроапаратів не- клапанної дії. Дроселем називають гідропристрій для створення опору потокові робочої рідини з метою обмеження або регулювання витрати усієї рідини, чим забезпечується певна швидкість вихідної ланки гідродвигуна. Вони можуть бути постійними, регульованими і регулюючими. Перші використовують тоді, коли виникає потреба в сталому обмеженні витрати рідини в гідролінії, другі — за потреби не тільки обмеження, а й регулювання витрати, а треті — забезпе- чують автоматичну зміну витрати рідини залежно від сигналу, що надходить до дроселя.

Постійні або нерегульовані дроселі — це калібровані круглі отвори, виконані в шайбах (рис. 6.54, а), в порожнистих болтах кріп- лення трубопроводів до розподільника тощо. Як елемент опору круг- лий отвір дросельної шайби, крім простоти виготовлення, має пере- вагу ще і в тому, що при однаковості площ поперечного перерізу він має найменший змочений периметр порівняно з іншими формами отворів і найменше піддаються забрудненню та облітерації.

Для отримання значного опору потокові рідини використовувати одну дросельну шайбу невигідно, оскільки виникає потреба у значно- му зменшенні діаметра d отвору. Останнє обмежується технологічними можливостями та облітерацією. Рекомендують приймати найменший

Рис. 6.54. Схеми дроселів вихрового опору:

а — дросельна шайба; б — пакет дросельних шайб; в — умовне позначення не- регульованого дроселя; г — голчастий дросель; д — умовне позначення регульо- ваного дроселя; е — крановий дросель; є — золотниковий дросель з гострими кромками; 1 — пробка; 2 — щілина; 3 — вхідний канал; 4 — вихідний канал; 5 — корпус; 6 — золотник

180

Гідроапаратура

діаметр отвору dmin = 0,3 мм. Тому намагаються застосовувати пакет

дросельних шайб (див. рис. 6.54, б), отвори в яких можна зробити до- сить великими (d = 0,5...0,5 мм), а ступінь дроселювання забезпечити

кількістю шайб у пакеті. При збиранні пакета шайб осі отворів в них зміщують так, щоб отвори не знаходились один навпроти одного.

Регульовані дроселі забезпечують безступінчасте регулювання витрати рідини. За конструкцією запірно-регульованого елемента в гідроприводах сільськогосподарської техніки найпоширеніші голча- сті, кранові та золотникові дроселі.

Уголчастих дроселях (див. рис. 6.54, г) розміри дросельної щіли- ни змінюються осьовим зміщенням конічного перекривного елемен- та, у кранових (див. рис. 6.54, е) — поворотом пробки 1 із щілиною 2,

ав золотникових (див. рис. 6.54, є) — осьовим зміщенням циліндри- чного золотника 6. Останні застосовують тоді, коли потрібна підви- щена точність регулювання витрати рідини.

На рис. 6.55 показано конструкцію кранового дроселя зі зворот- ним клапаном, що призначений для регулювання швидкості опус- кання жатної частини зернозбирального комбайна КЗС-9-1 зміною величини витрати рідини і забезпеченням вільного її проходу у зво- ротному напрямку (при підніманні жатної частини).

Урозточці зовнішнього поворотного корпусу 1 розміщено неру- хомий корпус 2 з отвором М, призначеним для сполучення вхідного каналу А з вихідним каналом В.

Рис. 6.55. Крановий гідродросель із зворотним клапаном:

а — будова; б — умовне позначення; 1 — зовнішній поворотний корпус; 2 — внут- рішній нерухомий корпус; 3 — запірний елемент зворотного клапана; 4 — пру- жина; 5 — лімб; 6 — упорна шайба; А і В — канали; М — отвір; Щ — щілина

181

Розділ 6

При надходженні рідини до каналу А відбувається зміна її ви- трати. Ступінь зміни (дроселювання) витрати рідини визначається розміром дроселюючої щілини Щ, утвореної кромкою кільцевої ка- навки у зовнішньому корпусі і такої самої канавки на внутрішньому корпусі. Розмір щілини Щ змінюється при обертанні зовнішнього корпусу з лімбом 5, що переміщується в осьовому напрямку відносно внутрішнього корпусу.

Для забезпечення вільного проходу робочої рідини у зворотному напрямку у внутрішній корпус вмонтовано зворотний клапан. Останній складається із запірного елемента 3, пружини 4, упорної шайби 6 та сідла, виготовленого у розточці внутрішнього корпусу. Рідина, що підводиться під тиском у канал В, відтискує запірний елемент 3 від сідла, стискуючи пружину 4, отже, відкривається про- хід рідини в канал А і жатна частина піднімається.

Чотири модифікації такого типу дроселів дають можливість ре- гулювати витрату робочої рідини в межах 3 – 250 л/хв, а тиск у ме-

жах 0,5 – 35 МПа.

Постійні (нерегульовані) і регульовані дроселі називають ще не- лінійними, квадратичними, вихрового опору. Характерною ознакою таких дроселів є незалежність витрати рідини і перепаду тисків на дроселюючому елементі від в’язкості рідини, завдяки чому виклю- чається і вплив температури рідини на витратні характеристики дроселів. Перепад тисків між входом і виходом дроселюючого еле-

мента ∆Рд = Р − Р1 у дроселях вихрового опору спричинює дефор-

мацію потоку рідини і вихроутворення в дроселюючій щілині. Швидкість руху рідини в дроселі, як правило, не перевищує де-

сятикратного значення її швидкості в каналі підведення. Отже, найменше значення площі поперечного перерізу дроселя можна

визначити із співвідношення Sд = 0,1Sтр де Sтр — площа попереч-

ного перерізу трубопроводу, на якому встановлено дросель. Для мі- неральних олив, що застосовують у об’ємних гідроприводах, мініма- льна площа поперечного перерізу вікна дроселя не повинна бути меншою за 0,3 мм2. При перепаді тисків на дроселі 10 МПа мініма- льна витрата рідини через дросель становить близько 60 см3/хв.

В нелінійних дроселях (квадратичних, див. рис. 6.54, а) втрата тиску прямопропорційна квадрату витрати рідини:

Q = µS	д	2	∆Р	д	= µS	2(Р − Р	2	),	(6.17)
		ρ				д ρ 1

де µ — коефіцієнт витрати (для щілинних дроселів, µ = 0,64...0,70, для голчастих µ = 0,75...0,80); Sд — площа прохідного перерізу (ві- кна) дроселя; Р1 і Р2 — тиск рідини відповідно до і після дроселя.

182

Гідроапаратура

П р и к л а д 6.3. Робоча рідина, густина якої ρ = 900 кг/м3 , через дросель надходить у безштокову порожнину гідроциліндра діаметром D =100 мм. Дро-

сель встановлено в напірній лінії насоса перед гідророзподільником. Визначати тиск рідини перед дроселем, при якому поршень переміщуватиметься зі швид-

кістю vп = 5 см/с, якщо зусилля на штоці F = 4 кН, прохідний переріз дроселя

S	д	= 8 мм2 , коефіцієнт витрати µ = 0,66, об’ємний ККД гідроциліндра η = 0,98.
						V
Тертям в гідроциліндрі і тиском у штоковій порожнині знехтувати
		Р о з в ’ я з о к. Витрата рідини через дросель дорівнює витраті рідини, що
надходить в гідроциліндр:
		Q = πD2vп = 3.14 0,12 0,05 = 4 10−4 м3/с.
		4η			4 0,98
		V
		Тиск на виході із дроселя приймемо таким, що дорівнює тиску рідини в гід-
роциліндрі:
		Р2 =	4F	=	4 4000	= 5,1 105 Па.
			πD2
				3,14 0,12

Перепад тиску в дроселі знаходимо із формули (6.17):

	ρ	Q 2		900	4	10−4	2	6
∆Рд =			=				= 2.59 10		Па.
					0,66 8 10−6
	2	µSд		2
Тиск рідини перед дроселем:
	Р1 = Р2 + ∆Рд = 0,51					+2,59 = 3,10 МПа.

Лінійні дроселі або дроселі в’язкісного опору характерні тим, що витрата рідини через них залежить від перепаду тисків на вході і виході дроселюючого елемента, який визначається в’язкісним тер- тям при протіканні рідини.

Прикладом лінійного дроселя є гвинтовий дросель. Він склада- ється із корпусу 2 (рис. 6.56), в якому розміщено дроселювальний гвинт 1 і регулювальний гвинт 3. Робоча рідина підво- диться до каналу Р і по кана- вці гвинта 1, яка має прямо- кутну форму поперечного пе- рерізу, надходить до каналу А. За допомогою гвинта 3 змінюють довжину гвинтової канавки, по якій проходить

рідина, регулюючи її витрату.		Рис. 6.56. Схема регульованого гвин-
Завдяки лінійній залежно-		тового дроселя:
сті перепаду тисків	від дов-	1 — дроселювальний гвинт; 2 — корпус;
жини дроселюючого	каналу	3 — регулювальний гвинт; Р — канал
		підведення рідини; А — канал відведен-
гвинтові дроселі мають ліній-		ня рідини; Т — дренажний канал

183