Характеристика, типы и принцип работы дроссельного регулирующего устройства

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Дроссель -- регулирующий гидроаппарат, предназначенный для изменения расхода и давления потока рабочей жидкости в результате прохождения этого потока через местное сопротивление. Иначе дроссель представляет собой местное регулируемое или нерегулируемое сопротивление, устанавливаемое на пути течения жидкости с целью создания перепада давления или ограничения ее расхода, достигаемого отводом (сбросом) части жидкости через переливной клапан в сливную магистраль.

По принципу действия различают:

- дроссель вязкостного сопротивления, потеря давления в котором определяется преимущественно сопротивлением потоку жидкости в дроссельном канале большой длины;

- дроссель вихревого сопротивления, потеря давления в котором определяется в основном деформацией потока жидкости и вихреобразованием в канале малой длины.

Дроссели первого типа характеризуются большой длиной и малым сечением дроссельного канала и соответственно небольшим Re, ввиду чего потеря в них давления обусловлена трением при ламинарном течении, т.е. потеря давления является при всех прочих равных условиях практически линейной функцией скорости течения жидкости.

Подобный дроссель обладает высокой стабильностью характеристик, под которой понимается свойство сохранения характеристики неизменной при повторных установках дросселя в одно и то же регулировочное положение. Однако поскольку потеря давления в таком дросселе изменяется прямо пропорционально вязкости жидкости, гидравлическая характеристика его ?р=f(Q) зависит от температуры. Такие дроссели получили название линейных.

В дросселях второго типа изменение давления происходит практически пропорционально квадрату скорости потока жидкости, ввиду чего такой дроссель называют квадратичным. Характеристика такого дросселя практически не зависит от вязкости в распространенном ее диапазоне.

Пробковые дроссели.

Рис. 1. Типы крановых дросселей

В гидросистемах низкого давления (до 50 кГ/см2) распространены дроссели типа поворотного крана (рис. 1), регулирование сопротивления которых осуществляется поворотом пробки, выполняемой с различными проходными сечениями. Сочетанием различных форм проходных сечений представляется возможным получить широкий предел регулирования и требуемую характеристику. В частности, прямоугольная форма проходного сечения дает возможность обеспечить практически линейную зависимость расхода от угла поворота пробки.

На рис. 1 приведены расчетные схемы распространенных пробковых дросселей поворотного типа. В дросселе, схема которого приведена на рис. 75, а, рабочее окно образуется пересечением кольцевой щели поворотной пробки с круглым отверстием в гильзе.

Текущую площадь 1 сечения окна находим из геометрических соотношений по формуле:

Угол поворота ц пробки 0--180°. Максимальная площадь сечения окна соответствует углу ц = 180° и подсчитывается по выражению:

в дросселе, схема которого показана на рис. 1, б, рабочее окно образуется пересечением пробки, имеющей эксцентричный паз (усик) треугольной, формы, с круглым отверстием в гильзе. Текущая площадь сечения паза:

Угол поворота ц пробки 0--90°. Максимальная площадь сечения паза соответствует углу ц = 90° и подсчитывается по выражению:

В дросселе, схема которого представлена на рис. 1, в, рабочее окно образуется пересечением прямоугольного эксцентричного паза поворотной пробки с круглым отверстием в гильзе. Текущее значение площади сечения паза:

Угол поворота ц пробки 0--90°. Максимальная площадь сечения паза соответствует углу поворота ц = 90° и подсчитывается по выражению:

Недостатком дросселей с поворотной пробкой является некоторая зависимость расхода жидкости через них от температуры, а также возможность засорения проходного канала, особенно при малых его сечениях (при малых расходах и больших перепадах давления).

Линейные дроссели.

Для устранения засорения применяют дроссели, регулирование сопротивления в которых достигается изменением длины дроссельного канала (линейный дроссель). В линейном дросселе, приведенном на рис. 76, а и б, сопротивление регулируется изменением длины а канавки однозаходного винта путем ввинчивания или вывинчивания винта. Сопротивление этого дросселя зависит от вязкости жидкости, поэтому он может быть применен лишь при условии постоянства температур.

Дроссельный канал можно рассматривать как трубку прямоугольного, или треугольного, в зависимости от профиля резьбы, сечения и расчет сопротивления в первом приближении вести по общим формулам для труб. Для канавки прямоугольного сечения со сторонами а и b:

Рис. 2. Схемы линейных дросселей

где L=рdk -- длина канавки при среднем диаметре d резьбы и числе k витков;

-- гидравлический радиус, равный отношению площади аb сечения канавки к ее периметру 2(а + b);

u -- скорость потока; р -- плотность жидкости.

Значение:

Квадратичные дроссели.

К дросселям гидросистем, работающим в условиях широкого температурного диапазона, предъявляется требование -- форма проходного сечения дроссельного клапана не должна значительно изменять коэффициент расхода жидкости при измерении теплового режима работы, т.е. при изменении вязкости жидкости. Кроме того, поскольку при уменьшении периметра проходного сечения канала дросселя уменьшается вероятность его засорения, этот периметр следует выбирать минимальным. Очевидно, Лучшими с этой точки зрения являются дроссели с меньшим отношением периметра дроссельной щели к площади ее сечения и с наиболее короткими каналами (проходами для жидкости).

Этим требованиям наиболее полно отвечает квадратичный дроссель в виде тонкой шайбы (диафрагмы) с круглым отверстием и острыми кромками (рис. 3, а). Дросселирующие свойства отверстий в таких шайбах обусловлены в основном потерями энергии при внезапном сужении и расширении потока, причем расширение потока сопровождается интенсивным вихреобразованием в зоне отрывного течения. Благодаря этому подобные дроссели обладают минимальной зависимостью сопротивления от вязкости жидкости.

При разработке гидросистем часто требуется дроссель, обладающий высоким гидравлическим сопротивлением (большим перепадом) и стабильной расходной характеристикой при колебаниях вязкости. Обеспечить подобные требования одной дроссельной шайбой не представляется возможным, поскольку размер ее отверстия при этом может быть столь малым, что возможно засорение загрязнениями жидкости. Ввиду этого применяются многоступенчатые дроссели из нескольких последовательно расположенных дроссельных шайб (рис. 3, б и в), принцип действия которых основан на многократном сужении и расширении потока жидкости.

Сопротивление такого дросселя регулируется при данном размере отверстия подбором количества шайб. Поскольку расстояние между шайбами обычно мало, а поперечное сечение шайбы (диаметра D) велико в сравнении с сечением отверстий в шайбе, можно считать, что гидравлическое сопротивление такого пакета обусловлено потерями давления при истечении через отверстия в тонкой стенке.

Практика показывает, что на расходные характеристики такого дросселя несколько влияют расстояние 1 между шайбами (рис. 3, в), которое должно быть не меньше (3--5)d, где d -- диаметр отверстия, а также толщина s дросселирующей шайбы или ее кромки (рис. 3, а), которая обычно выбирается не более (0,4--0,5) d.

Рис. 3. Схемы квадратичных дросселей

Диаметр d отверстий в шайбах должен быть не меньше 0,3 мм, так как в противном случае возможно их засорение загрязнениями жидкости. При сборке дроссельного пакета шайбы обычно смещаются относительно друг друга так, чтобы отверстия в них не находились одно против другого. Применяется также наборный дроссельный пакет из чередующихся последовательно шайб с несколькими (двумя и четырьмя) отверстиями (рис. 3, в). При чередовании таких шайб оси отверстий не будут находиться на общей оси.

Выпускаются также одношайбовые регулируемые дроссели. Регулирование здесь достигается применением дроссельной иглы (рис. 3, г), при помощи которой изменяется сечение дроссельного отверстия.

Для повышения тонкости настройки регулируемого диафрагменного дросселя проходное сечение его часто выполняют в виде угловых или прямоугольных канавок (рис. 3, д), выполненных на цилиндрической части подвижной детали (запоре), которые могут выполняться как постоянного, так и переменного сечения по ходу этой детали. Этот дроссель имеет преимущества перед игольчатым дросселем; представленным на рис. 3, г, как по возможности получения малых расходов, так и по возможности уменьшения засорения щелей.

Однако при этом необходимо учесть, что, поскольку при заданных условиях диаметр d одношайбового дросселя меньше диаметра шайб много-шайбового дросселя dn, разными при постоянных Q и ?р будут также:

Значение этого числа для многошайбового дросселя:

.

С учетом выражения эта зависимость Rе от n примет вид:

Расход через многошайбовый дроссель зависит при всех прочих равных условиях от расстояния 1 между шайбами, оптимальным значением которого следует считать l ?5d.

Расчёт многошайбового дросселя с чередующимися шайбами с одним и двумя отверстиями равных размеров производят исходя из условия, что проводимость, согласно выражению, шайбы с двумя отверстиями в 2 раза выше проводимости шайбы с одним отверстием. В соответствии с этим расчет такого дросселя можно практически производить по равенству (44) , с заменой приведенного коэффициента расхода пакета на:

дроссельный гидроаппарат многошайбовый

где n1 и n2 -- количество шайб соответственно с одним и двумя отверстиями. В соответствии с приведенным равенство примет вид:

Размещено на Allbest.ru