Дроссельный клапан гидравлический принцип работы

Гидродроссель – регулирующий гидроаппарат, устанавливаю­щий определенную связь между перепадами давления на самом дросселе и расходом жидкости через него. Дроссели, представляющие собой гидравлические сопротивления, разделяют на регулируемые и нерегулируемые.

Регулируемые дроссели используют, например, в гидроприводах для регулирования скорости движения выходных звеньев гидродвигателей.

По принципу действия различают дроссели вязкостного сопро­тивления, потеря давления в которых определяется сопротивлением потоку жидкости в канале большой длины, и дроссели вихревого сопротивления, потеря давления в которых определяется в основном деформацией потока жидкости и вихреобразованием в канале малой длины.

Дроссели первого типа получили название линейных, так как потеря давления в них обусловлена трением при ламинарном режиме течения жидкости, т. е. является практически линейной функцией скорости течения жидкости. Линейные дроссели применимы только при малых скоростях течения жидкости, т. е. при малых значениях потерь давления (обычно меньше 0,3 МПа) и в условиях достаточно стабильной температуры.

Рисунок 3.1. Схема линейного дросселя

На рис. 3.1 показана конструктивная схема линейного дросселя, в котором гидравлическое сопротивление регулируется изменением длины дроссельного канала однозаходного винта путем ввинчивания или вывинчивания винта 2 в корпус 1.

Дроссельный канал можно рассматривать как трубку прямо­угольного или треугольного, в зависимости от профиля резьбы, сечения и расчет потерь давления в первом приближении можно вести по общим формулам гидравлики для расчета путевых потерь в трубопроводах.

В дросселях второго типа изменения давления происходят практически пропорционально квадрату скорости потока жидкости, ввиду чего такой дроссель называют квадратичным. Его характеристика практически не зависит от вязкости жидкости. На рис. 3.2 показаны конструктивные схемы квадратичных (турбулентных) дросселей. Широко применяются в гидроавтоматике простые дроссели в виде тонкой шайбы с круглым отверстием и острыми кромками (см. рис. 3.2, а). Дросселирующие свойства отверстий в таких шайбах обусловлены в основном потерями энергии при внезапном сужении и расширении потока жидкости.

а – дроссельная шайба; б – пакет шайб; в – золотниковый дроссель; г – крановый дроссель

Рис 3.2 Схема квадратичных (турбулентных) дросселей

При разработке гидросистем часто требуется дроссель, обладающий высоким гидравлическим сопротивлением (большим перепадом давления) и стабильной расходной характеристикой. Обеспечить подобные требования одной дроссельной шайбой не представляется возможным, поскольку размер ее отверстия при этом может быть столь малым, что возможно его засорение загрязнениями жидкости. Поэтому применяются многоступенчатые дроссели из нескольких последовательно расположенных дроссельных шайб (см. рис. 3.2, б), принцип действия которых также основан на многократном сужении и расширении потока жидкости.

Сопротивление такого дросселя регулируется при данном размере отверстия подбором количества шайб. Практика показывает, что на расходные характеристики такого дросселя влияют расстояние l между шайбами (оно должно быть не меньше (3…5)d, где d – диаметр отверстия) и толщина d дросселирующей шайбы, которая обычно выбирается не более (0,4…0,5)d. Диаметр d отверстий в шайбах должен быть не менее 0,3 мм, чтобы исключить возможность их засорения.

На рис. 3.2, в показана схема регулируемого золотникового дросселя, в котором рабочее проходное сечение создается кромками корпуса 1 и золотника 2. Для изменения площади данного сечения дросселя необходимо перемещать золотник в осевом направлении. В крановом дросселе (см. рис. 3.2, г) это сечение создается между расточкой корпуса 1 и узкой щелью, выполненной в полом кране 2. Для изменения площади рабочего проходного сечения необходимо повернуть кран в ту или иную сторону.

Читайте также: Замена троса сцепления калина 8 клапанов своими руками

Широкое применение в регулирующей гидроаппаратуре, системах гидроавтоматики и следящем гидроприводе находят регулируемые гидравлические дроссели типа сопло-заслонка. Они представляют собой устройства, состоящие из сопла и плоской заслонки, которая перемещается вдоль оси сопла и изменяет площадь кольцевой щели между торцом сопла и заслонкой, что приводит к изменению гидравлического сопротивления дросселя.

Видео:Дроссели гидравлические.Скачать

Гидравлический дроссель

Дроссель — гидравлическое сопротивление, которое может быть как регулируемым так и постоянным. Регулируемые дроссели используются в гидравлических приводах для регулирования скорости движения гидравлических двигателей, за счет перемены дроссельного проходного сечения, и, как следствие, изменения перепада давления на гидравлическом сопротивлении.

Видео:Дроссель для регулирования скорости потока. Дроссель с обратным клапаномСкачать

Устройство регулируемого дросселя

Площадь проходного сечения, выполненного в корпусе дросселя 1 изменяется в зависимости от положения запорно-регулирующнго элемента. В представленном примере показан игольчатый дроссель с коническим запорно-регулирующим элементом.

В момент касания поверхностей конуса и отверстия в корпусе, проходное сечение дросселя полностью закроется, течение жидкости через дроссель в этом случае невозможно.

При вращении рукоятки конус будет перемещаться. При его перемещении влево, проходное сечение дросселя будет увеличиваться, при перемещении вправо — уменьшаться.

Видео:Дроссель. Принцип действия. Схема.Скачать

Типы проходных сечений дросселей

Рассмотрим наиболее распространенные типы регулируемых дросселей.

Игольчатый дроссель

Конический или игольчатый запорно-регулируемый элемент перекрывает отверстие. Дросселирующая щель в переставленной конструкции коротка, смоченный периметр — небольшой.

Главным достоинством игольчатого дросселя является незначительное влияние вязкости на характеристики, а недостатком — чувствительность к чистоте рабочей жидкости из=за возможности попадания засорений в малый зазор при небольших расходах.

Щелевой дроссель

Запорно-регулирующий элемент, перемещаясь в гильзе, полностью или частично перекрывает дросселирующие отверстие.

Как и игольчатый дроссель чувствителен к загрязнениям, при этом пригоден для работы в широком диапазоне вязкости рабочей жидкости.

Щелевой дроссель лучше использовать для регулирования больших расходов.

Дроссель с продольной канавкой

В запорно-регулирующем элементе выполнена наклонная лыска и канавка прямоугольного или треугольного сечения. Величина сопротивления дросселя определяется положением запорно-регулирующего элемента относительно отверстия, выполненного в гильзе.

Дросселирующая щель в аппаратах данного типа относительно короткая, смоченный периметр небольшой.

Дроссели с продольной канавкой хорошо приспособлены для работы на малых расходах.

Видео:Гидравлический регулятор расхода (Схема подключения, обзор)Скачать

Вычисление расхода через дроссель

Величина расхода жидкости через дроссель зависит от размера дроссельной щели и перепада давления на дросселе. Расход через дроссель можно определить по формуле:

где Q — расход, А — площадь проходного сечения дроссельной щели, ΔP — перепад давления на дросселе, ρ — плотность рабочей жидкости, k — коэффициент расхода (k=0,6. 0,9)

Так как расход через дроссельную щель зависит от давления на ее входе и выходе, дроссели используют для регулировки скорости движения выходных звеньев гидродвигателей (например гидроцилиндров) с постоянной нагрузкой, либо в приводах где изменение скорости при перемене нагрузки допустимо или желательно.

Если влияние нагрузки на скорость движения выходного звена нагрузки — используют специальные устройства — регуляторы расхода.

Видео:Гидравлический дроссель без обратного клапана VRFB 90 для чего нужен, где применяетсяСкачать

Обозначение дросселя на схеме

Условное обозначение дросселя показано на следующем рисунке.

В гидроприводах часто используют дроссели с обратным клапаном, которые обеспечивают регулирование скорости только в одном направлении. Такой объединенный элемент обозначается на гидросхеме следующим образом.

Видео:Схема гидравлическая #9 | Гидрозамок схема и принцип работыСкачать

Исполнения промышленных дросселей

В промышленных гидроприводах применяют дроссели стыкового, фланцевого, модульного, встраиваемого монтажа.

Дроссели стыкового и фланцевого монтажа изготавливаются, как правило, для больших расходов.

Читайте также: Демпфер 2112 16 клапанов схема

Встраиваемые дроссели размещают в специальной монтажной плите, в которой выполнены соответствующие каналы, либо в корпусе, который может обеспечить, резьбовой, фланцевый, модульный или стыковой монтаж.

Модульный монтаж позволяет расположить дроссель совместно с другими элементами в общей модульной плите.

Видео:Редукционный гидравлический клапан VRPRLСкачать

Гидродроссели: разновидности и назначение

Для контроля расхода жидкости в гидравлических системах используется гидродроссели. Устройство создает жидкостное сопротивление потока, регулируя скорость работы гидродвигателя путем перепада давления. В некоторых случаях с этой задачей справляются гидрораспределители (сумматоры и делители потока).

Управление потоком с помощью дросселя называется дросселированием.

Видео:Как работают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия?Скачать

Разновидности гидродросселей

На рисунке представлены обозначения гидродросселей двух типов:

а) регулируемый тип; б) нерегулируемый тип.

На схеме дроссель обозначается в виде сужения потока. Стрелка указывает, что возможно изменение сопротивления извне. К типу (а) (регулируемые дроссели) относятся изделия, у которых внешним воздействием изменяется площадь сечения рабочего потока.

Гидравлические дроссели классифицируются по конструкции запорного элемента. Наиболее распространены:

Видео:Дроссель с обратным клапаном VFOEСкачать

Принцип действия

Изменение гидравлического сопротивления создает перепад давления между узлами гидросхемы.

Перепад давления находится в прямой зависимости от расхода и площади проходного сечения и в обратной – от плотности рабочей жидкости.

Соотношение описывается выражением:

Q = µ∙S

µ – коэффициент расхода (≈0,7);

ρ – плотность жидкости, г/см3.

На скорость работы механизма также влияет геометрия дросселирующей щели, которая может быть конической, прямой, кольцевой и пр.

Важный параметр – характеристика дросселя. Это зависимость падения давления в распределителе от расхода проходящей через него рабочей жидкой среды. По типу соответствующего уравнения гидродроссели бывают линейные и квадратичные (нелинейные).

Видео:Клапан предохранительный регулируемый 10-250 бар в линию гидросистемы.Скачать

Гидродроссели линейные

Другие названия – вязкостные или инерционные. Проходное сечение имеет прямой профиль. Потери давления и расход на дросселе изменяются в зависимости от длины канала. Внутри создается ламинарное течение жидкости. Поэтому данный вид может используется только в маломощных системах с потерями давления ниже 0,3 МПа.

Чем длиннее проходной канал, тем выше площадь сечения, что предохраняет гидродроссель от скопления грязи и мусора на поверхности.

Существенный недостаток линейной конструкции – зависимость от вязкости жидкости и, как следствие, от температуры потока. Это резко ограничивает применение устройств в случае больших объемов двигателей.

Видео:Регулятор расхода и дросселяСкачать

Гидродроссели нелинейные

Это распространенный тип дросселей, т.к. на его работу практически не влияет температура жидкости, а режим течения внутри турбулентный. Это позволяет применять устройства в мощных гидроприводах.

Характеристика описывается квадратичной зависимостью разницы давлений от расхода. При высокой скорости жидкости местное сопротивление вызывает завихрения и деформацию потока. Управление движением происходит за счет изменения количества сопротивлений либо площади сечения квадратичного дросселя.

Видео:как работает дроссельный гидравлический клапан и как его сделать.Скачать

Классификация по типам регулирования и устройства

По типу управления гидродроссели могут быть управляемыми или неуправляемыми. В первом случае оператору доступно варьировать величину проходного канала; во втором – площадь рабочего сечения изменению не подлежит. На практике часто неуправляемый тип совмещают с другими регулирующими механизмами.

По типу конструкции гидродроссели делятся на устройства прямого действия и регуляторы скорости. Расход жидкости в дросселе прямого действия зависит от перепада давления на входе и выходе. В регуляторе скорости расход рабочей среды не зависит от внешних нагрузок и является постоянной величиной.

Регулируемые гидродроссели

Рассмотрим самые распространенные виды.

Щелевой. Широко применяется, в том числе на гидромоторах больших объемов. В проходном отверстии установлена полая пробка со щелью для потока. При повороте пробки изменяется площадь сечения. Таким образом, вязкость потока не оказывает влияния на пропускную способность. Недостатком является подверженность загрязнению.

Игольчатый. Запорно-регулирующий элемент имеет формы конуса. Дросселирующее отверстие короткое, омываемая поверхность малая. Как в предыдущем варианте, характеристика не сильно зависит от вязкости и температуры жидкости. Однако есть высокий риск засорения.

Читайте также: Приточный клапан в стену в калининграде

С продольной канавкой. Запорно-регулирующий элемент имеет срез, выполненный под углом, и прямоугольную или треугольную канавку. Взаимное расположение отверстия в гильзе и самого запирающего элемента определяет степень местного сопротивления. Площадь соприкосновения с жидкостью небольшая, щель узкая. Данный тип подходит для маломощных систем.

Видео:Гидрораспределитель. Управление гидроцилиндром с помощью гидравлического распределителяСкачать

Формы гидродросселей

Простейшая конструкция напоминает по внешнему виду шайбу или комбинацию шайб. У таких дросселей, как правило, имеются заостренные кромки, предотвращающие загрязнение.

Более сложные и объёмные изделия (нелинейные) имеют квадратную форму. Для высокоскоростных и мощных потоков рекомендуется использовать одновременно комплект дросселей (пакетные гидродроссели). Такое решение минимизирует риски выхода из строя. Количество шайб определяет силу сопротивления. При расчете таких дросселей учитывается взаимное расположение шайб и удаленность отверстий друг от друга. Имеют значение также диаметры проходных отверстий.

Среди квадратичных дросселей с точки зрения расчетов наиболее простым является гидродроссель с золотниковым запорно-регулирующим элементом.

Видео:Дроссель или Регулятор потока жидкостиСкачать

Применение дроссельного регулирования

Устройства используются для регуляции скорости движения потоков в гидродвигателях, гидромоторах. Однако для систем большой мощности применение мало эффективно.

В зависимости от конструкции регулятор устанавливается либо на входе в двигатель, либо на выходе (слив). Известны схемы с включением дросселя параллельно основному рабочему механизму.

Для ограничения давления в системе должен присутствовать предохранительный клапан.

Видео:ДРОССЕЛЬ ГИДРАВЛИКИ САМОДЕЛЬНОГО МИНИТРАКТОРАСкачать

Явление облитерации

В техническом смысле облитерация – это заращивание сечения отверстия в процессе эксплуатации. Для дросселя площадь рабочего сечения не может снижаться бесконечно. Существует нижняя граница, по достижении которой стабильность работы дросселя резко снижается.

Твердые включения, содержащиеся в рабочих средах, могут задерживаться материалом запирающих элементов, оседать в микротрещинах. Происходит постепенное накопление частиц. Если их размеры приближаются к габаритам щели, есть риск полного заращивания с утратой пропускной функции. Восстановление расхода произойдет при расширении рабочего окна.

Помимо механического загрязнения облитерацию может вызвать и адсорбция стенками дросселирующей щели поляризованных частиц жидкости. Молекулы со временем образуют слой толщиной до 10 мкм, влияя на местное сопротивление.

Площадь проходного сечения постепенно уменьшается. При небольших рабочих сечениях может произойти полная облитерация. Избавиться от наслоения частиц можно вращательными или поступательными движениями одной из поверхностей относительно другой. Разрушение адсорбированного слоя поляризованных частиц приведет к восстановлению необходимого расхода.

Для предотвращения адсорбции молекул в конструкцию вносят изменения, предусматривающие осцилляции или вращения рабочего тела дросселя. В результате проходное окно не засоряется и не задерживает поляризованные молекулы. Облитерация не происходит.

Видео:Перепускной клапан своими рукамиСкачать

Когда необходим ремонт

В пространство между клапаном и корпусом гидродросселя попадают загрязняющие частицы из рабочих жидкостей. Это вызывает подклинивание клапана и создает нестабильность расхода потока. Для устранения неполадки необходимо разобрать гидродроссель, промыть все части, включая всю гидравлическую систему. После повторной сборки убедиться в восстановлении подвижности клапана. Перед запуском жидкость подлежит очистке от загрязнений.

Видео:Схема гидравлическая #4 | Клапан гидравлический предохранительныйСкачать

Краткое описание гидродросселя марки ДКМ

Основное предназначение дросселей ДКМ – создание перепада давления в рабочем потоке на входе и выходе или регулирование расхода в прямом и обратном направлениях. Особенностью конструкции является наличие обратного клапана.

Рабочая жидкость – масла; рабочая температура от 20 до 50 °С; допустимый размер частиц в маслах 25 мкм.

Номинальное давление на входе: 32 МПа, максимальное – 35 МПа.

В зависимости от исполнения, номинальный расход рабочей жидкости составляет от 12,5 до 63 л/мин; перепад давления на обратном клапане – от 0,25 до 0,35.

🎦 Видео

Схема гидравлическая #10 | Редукционный клапан схема и принцип работыСкачать

Редукционный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Обратные клапаны гидравлическиеСкачать