Дросельне регулювання

- послідовно з гідродвигуном;

- паралельно гідродвигуну.

 

 

Послідовне включення регулюючого дроселя може бути здійснене у двох варіантах: дросель, включений на вході в гідродвигуни, на виході з нього. 

 

Гідропередача з послідовним включенням дроселя на вході (рис. 1, а) допускає регулювання швидкості гідродвигуна шляхом зміни прохідного перетину дроселя тільки в тому випадку, коли напрямок дії навантаження не збігається з напрямком руху вихідної ланки (на схемі - штока робочого гідроциліндра). 

Дійсно, якщо навантаження спрямоване в той бік, що і рух вихідної ланки, то при зменшенні подачі рідини через дросель поршень може переміщатися швидше, ніж буде заповнюватися порожнина гідроциліндра. Відбудеться розрив потоку в гідролінії за поршнем, що рухається.

 

Рис.1. Схеми послідовного включення дроселя в гідросистему.

 

При цьому методі дроселювання поршень переміщається під дією зовнішнього навантаження, яке буде переборювати тільки силу тертя поршня об гідроциліндр і протитиск у зливній лінії. Якщо зовнішньою силою є вага опускаючого вантажу, що може впасти, то подібну схему включення не можна застосовувати у вантажопідйомних машинах. 

Перепад тиску на дроселі (без врахування втрат у комунікаціях) у цій гідропередачі визначається з рівняння 

 

  (1)

 

де  - тиск на виході з насосу; 

 - тиск на вході в гідродвигун. 

При цьому тиск на вході в гідроциліндр визначається з рівняння:

 

 , (2)

 

де R - зусилля, що розвивається гідроциліндром;

Sн - площа поршня в нагнітальній порожнині;

 - ККД механічний.

Отже перепад тисків на дроселі в гідропередачі з гідроциліндром визначається рівнянням:

 

  (3)

 

Якщо в гідропередачі замість гідроциліндра є гідромотор, то рівняння (3) варто записати у вигляді:

 

 (4)

 

де М - крутний момент на валу гідромотора;

 - робочий об'єм гідромотора;

 - ККД механічний.

 

 

Гідропередача з послідовним включенням дроселя на виході (рис.1, б) відрізняється від попередніх тим, що дросель встановлений на зливній гідролінії гідродвигуна.

У цьому випадку при будь-якому напрямку навантаження на штоку, поршень буде витримувати значні опори. Якщо, наприклад, навантаження діє проти напрямку руху поршня, то зовнішня сила повинна подолати зусилля, що відповідає тиску насоса. Якщо зовнішня сила спрямована убік руху поршня, то збільшенню швидкості перешкоджає опір дроселя, через який "продавлюється" рідина з порожнини гідpоциліндpа на злив.

Опір дроселя регулюють шляхом відкриття прохідного отвору. Закривши отвір, можна повністю припинити рух поршня. 

У системі із дроселем на виході, крім того, тепло, що виділилося при проходженні рідини через дросель, відводиться в бак; при цьому гідродвигун не нагрівається.

Перепад тисків на дроселі, включеному на виході, визначається аналогічно, як і для дроселя, включеного на вході (рівняння 3).

При повному відкритті дроселя швидкість поршня (вихідної ланки) буде максимальною. При зменшенні прохідного перетину дроселя, тиск перед ним підвищується, запобіжний клапан 6 (рис. 1) привідкривається і пропускає частину робочої рідини поданої насосом, при цьому швидкість поршня зменшується. При повному закритті дроселя вся подача насоса спрямовується через клапан на злив у бак, а швидкість поршня дорівнює нулю. При постійному відкритті дроселя і збільшенні подоланого гідродвигуном навантаження, тобто сили R, тиск насоса зростає, витрата через клапан збільшується, а швидкість поршня зменшується.

Знайдемо залежність між швидкістю  поршня і навантаженням R, нехтуючи всіма гідравлічними опорами, крім дроселя. 

Відомо, що швидкість поршня визначається залежністю:

 

 , (5)

 

де Q - витрата рідини через гідроциліндр;

Sн - ефективна площа поршня в порожнині нагнітання.

Оскільки витрата через гідроциліндр, при дросельному регулюванні дорівнює витраті через дросель, то можна записати:

 

 (6)

 

де  - коефіцієнт витрати, що характеризує форму отвору;

Sдр - площа прохідного отвору дроселя;

 - щільність робочої рідини. 

 

Гідродвигун, наприклад, гідроциліндр, при розрахунку гідроприводу можна розглянути як особливий місцевий гідравлічний опір, що викликає втрату тиску Dрдр.

Виражаючи швидкість поршня  рівняння (5) з урахуванням формул (3) і (6) будемо мати:

 

 (7)

 

При цьому швидкість  не залежить від того, розташований дросель на вході в гідродвигун або на виході з нього.

Залежність  , тобто навантажувальна характеристика гідроприводу, при дроселюванні на вході така ж, як і при дроселюванні на виході, і зображується спадаючою параболою (рис.2), кожна з парабол відповідає своєму ступеню відкриття дроселя  .

 

Рис.2. Навантажувальні характеристики гідроприводу при послідовному включенні дроселя

 

Швидкість вихідної ланки при її регулюванні послідовно включеним дроселем пропорційна ступеню відкриття дроселя  , а її максимальне значення буде при  = 1.

Максимальне навантаження на гідроциліндрі - Rmax, при