Особенности дроссельного регулирования гидроприводов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №6 (53) июнь 2013 г.

Статья просмотрена: 4077 раз

Библиографическое описание:

Денисов В. А. Особенности дроссельного регулирования гидроприводов // Молодой ученый. — 2013. — №6. — С. 49-52. — URL https://moluch.ru/archive/53/7248/ (дата обращения: 18.08.2018).

Дроссельное регулирование широко применяется в системах гидроприводов вращательного и поступательного действия в силу простоты конструктивного исполнения схемы регулирования. Дроссели можно ставить на напорной линии, на линии слива или параллельно двигателю. В первом случае имеем регулирование «на входе», во втором — «на выходе» и в третьем — регулирование «параллельно».

В различной литературе, как и в пособии [1], отмечается, что схемы дроссельного регулирования, не дополненные специальными устройствами, не обеспечивают жесткой передачи сил и моментов. Однако эти рассуждения носят принципиальный характер и не отражают в полном объеме влияние внешней нагрузки, приложенной к выходному звену гидродвигателя, на его скоростные характеристики. В данной работе мы постараемся восполнить эти положения на примере дроссельного регулирования гидропривода поступательного действия.

Рис. 1. Схемы дроссельного регулирования

Обратимся к рис.1. На схеме а показано регулирование с дросселем, установленным на входе. Рабочая жидкость с помощью насоса 1 через дроссель 2 подводится в правую полость силового цилиндра и одновременно через предохранительный клапан 3 сбрасывается в приемный резервуар (клапан 3 работает в режиме «переливного»). Давление  перед дросселем определяется настройкой переливного клапана и в процессе работы практически остается постоянным. Пренебрегая потерей давления в магистрали от дросселя до силового цилиндра, принимаем, что давление за дросселем равно давлению в поршневой полости силового цилиндра.

Расход Q через дроссель определим по известной формуле:

Q = ,                                                                                                       (1)

где – коэффициент расхода дросселя;

– площадь проходного отверстия дросселя;

– перепад давления на дросселе, равный = ;

 — плотность рабочей жидкости.

С учетом значения формулу (1) перепишем в виде:

Q = .                                                                                               (2)

При установившемся движении жидкости и без учета сил трения в уплотнениях поршня и штока

                                                                                         (3)

где  и – соответственно площади поршня и штока;

– внешняя сила, приложенная к поршню.

Если пренебречь силами сопротивления в сливной магистрали, то можно допустить, что  В этом случае по формуле (3) найдем, что

                                                                                                                      (4)

При надежном уплотнении поршня можно пренебречь протечками рабочей жидкости из поршневой полости в штоковую во время рабочего хода двигателя.

В этом случае

Q,

или с учетом (2)

.                                                                                        (5)

Подставляя в (5) выражение (4) и решая (5) относительно скорости движения поршня , окончательно получим:

                                                                                            (6)

Из формулы (6) явно следует, что скорость перемещения поршня нелинейно зависит от внешнего усилия , приложенного к поршню и при величине , равной = , поршень будет полностью заторможен.

При дроссельном регулировании на выходе (схема б) дроссель 2 устанавливается на линии слива. Давление в правой полости силового цилиндра, независимо от нагрузки , приложенной к поршню, остается практически величиной постоянной, определяемой настройкой предохранительного клапана 3, который в этом случае также работает в режиме «переливного». Пренебрегая потерей давления в напорной линии, можем принять, что давление равно давлению насоса , развиваемому им перед клапаном 3.

Определим расход через дроссель, предварительно определив давление  в левой полости силового цилиндра из уравнения (2). Решая (2) относительно ,получим:

.                                                                                                           (7)

С учетом того, что (см. выше), выражение (7) перепишем в виде:

.                                                                                                          (8)

Если пренебречь потерями давления от левой полости силового цилиндра до дросселя и принять давление за дросселем равным нулю, то  (-перепад давления на дросселе). Имея это в виду, расход Q через дроссель определим по формуле:

Q =                                                                                                         (9)

или с учетом (8)

Q =.                                                                                           (10)

Так как расход через дроссель связан со скоростью  перемещения поршня соотношением

Q = (),                                                                                                       (11)

то, приравнивая (10) и (11), получим:

= .                                                                                   (12)

Из (12) следует, что и при дроссельном регулировании на выходе скорость перемещения поршня нелинейно зависит от внешней нагрузки, причем при F = 2 поршень затормаживается.

Рассмотрим, наконец, дроссельное регулирование «параллельно» (схема в, рис.1). Покажем, что и в этом случае скорость перемещения поршня нелинейно зависит от внешней нагрузки.

Действительно, без учета объемных потерь в насосе, последний обеспечивает напорное течение жидкости в системе с постоянным расходом , которое делится на два потока. Один поток с расходом  сбрасывается через дроссель (2) в приемный резервуар, а другой — с расходом  поступает в поршневую полость двигателя, создавая давление . Расход через предохранительный клапан 3 в этом случае равен нулю, так как в данной схеме он работает в режиме «аварийно».

Пренебрегая потерями давления от правой полости силового цилиндра до дросселя и принимая давление за дросселем равным нулю, получим выражение для расхода  через дроссель в виде

 = .                                                                                                       (13)

При принятых выше допущениях, из (3) найдем:

.                                                                                                                      (14)

С учетом (14) формула для расхода через дроссель принимает вид:

 = .                                                                                        (15)

Скорость перемещения поршня определяет расход жидкости, поступающей в поршневую полость:

= .                                                                                                                  (16)

Так как в данном случае = , то выражение (16) принимает вид:

= ,                                                                                                          (17)

Подставляя (16) в (17) и решая полученное выражение относительно , получим выражение, связывающее скорость перемещения поршня с внешней нагрузкой при постоянной площади открытия дросселя в виде:

= .                                                                                           (18)

Из (18) следует, что и при дроссельном регулировании «параллельно», скорость перемещения поршня нелинейно зависит от внешней нагрузки.

Рис. 2. Нагрузочная характеристика гидропривода с дроссельным регулированием

На рис.2 показана обобщенная нагрузочная характеристика гидропривода с дроссельным регулированием (кривая 1 на рис.2), которая в явном виде свидетельствует о том, что все рассмотренные выше системы не обеспечивают жесткую передачу сил (и моментов).

Систему с высокой жесткостью (прямая 2 на рис.2) можно реализовать, используя регулятор расхода типа МПГ 55–2. Такое устройство состоит из гидродросселя и редукционного клапана, который поддерживает постоянный перепад давления на дросселирующей щели, благодаря чему расход рабочей жидкости, проходящей через дроссель, не зависит от давления на входе и выходе из него. Так же, как и дроссели, регуляторы расхода устанавливают на входе, выходе и параллельно двигателю [2].

Литература:

1.    Погорелов В. И. Гидропневмопривод и автоматика: Учебн. пособие/ В. И. Погорелов, В. С. Тюшев. Ленинград: СЗПИ, 431с.

2.    СвешниковВ. К. Станочные гидроприводы: справочник. М.: Машиностроение, 1995, 321с.

Основные термины (генерируются автоматически): дроссельное регулирование, дроссель, силовой цилиндр, скорость перемещения поршня, внешняя нагрузка, потеря давления, рабочая жидкость, расход, поршневая полость, правая полость.


Похожие статьи

Повышение энергоэффективности объемных гидроприводов

рабочая жидкость, дискретный гидропривод, объемный гидропривод, дроссельная щель, дроссельное регулирование, исполнительное устройство, поршневая полость, зависимость расходов, дроссельная щель распределителя...

Система терморегулирования гидропривода | Статья в журнале...

Разогрев рабочей жидкости в результате дросселирования происходит при прохождении жидкости через дроссель за счет потери давления в

Поступая через подводящий штуцер во внутреннюю полость теплообменника, рабочая жидкость нагревается обтекая змеевик, через...

Моделирование рециркуляционной системы гидропривода

где объём полости силового гидроцилиндра; перемещение плунжера золотника распределителя.

Коэффициент расхода рабочей жидкости через дроссель определяем по уравнению [2].

Гидравлическая система летательных аппаратов: вертолета...

Чаще всего используется осевой тип расположения цилиндров, в котором поршни движутся в пространстве при больших скоростях и малых крутящих

Сеть источников давления создает и регулирует рабочее давление, распределяет и размещает по потребителям запас жидкости.

Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового...

Картер двигателя можно представить как замкнутую полость, объем которой меняется в связи с движением поршня в цилиндре.

давление в картере, Па. При этом расход газа через проходное сечение сапуна можно определить как

Сравнительный анализ многоступенчатого насоса типа ЦНС...

Рис. 1. Схема распределения давления по боковым поверхностям рабочего колеса.

Импеллер (рис. 4) закручивает жидкость в задней пазухе, изменяя тем самым эпюру давления.

Часть общего перепада давления дросселируется на торцовом дросселе...

Пути снижения потерь на трение в кривошипно-шатунном...

Кроме того в сопряжение цилиндр, поршень, поршневые кольца трудно обеспечить подачу смазки. Все это приводит к тому, что удельный вес потерь на трение

Особенно это важно для дизельных двигателей, у которых масса поршня значительна из-за высоких силовых нагрузок.

Расчёт предпомпажных состояний газотурбинной установки

Помимо указанных выше параметров важными для регулирования являются скорость вращения силовой турбины (Vст)

Работа в установившемся режиме имеет место, когда фактические давление нагнетания и расход (т.е. рабочая точка) удовлетворяют обеим кривым.

Обеспечение эффективной функциональности гидропривода...

Разогрев рабочей жидкости в результате дросселирования происходит при прохождении жидкости через гидравлическое сопротивление (дроссель) за счет потери давления в

5. Курылев, А. В. Система регулирования температуры рабочей жидкости в гидроприводе...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Повышение энергоэффективности объемных гидроприводов

рабочая жидкость, дискретный гидропривод, объемный гидропривод, дроссельная щель, дроссельное регулирование, исполнительное устройство, поршневая полость, зависимость расходов, дроссельная щель распределителя...

Система терморегулирования гидропривода | Статья в журнале...

Разогрев рабочей жидкости в результате дросселирования происходит при прохождении жидкости через дроссель за счет потери давления в

Поступая через подводящий штуцер во внутреннюю полость теплообменника, рабочая жидкость нагревается обтекая змеевик, через...

Моделирование рециркуляционной системы гидропривода

где объём полости силового гидроцилиндра; перемещение плунжера золотника распределителя.

Коэффициент расхода рабочей жидкости через дроссель определяем по уравнению [2].

Гидравлическая система летательных аппаратов: вертолета...

Чаще всего используется осевой тип расположения цилиндров, в котором поршни движутся в пространстве при больших скоростях и малых крутящих

Сеть источников давления создает и регулирует рабочее давление, распределяет и размещает по потребителям запас жидкости.

Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового...

Картер двигателя можно представить как замкнутую полость, объем которой меняется в связи с движением поршня в цилиндре.

давление в картере, Па. При этом расход газа через проходное сечение сапуна можно определить как

Сравнительный анализ многоступенчатого насоса типа ЦНС...

Рис. 1. Схема распределения давления по боковым поверхностям рабочего колеса.

Импеллер (рис. 4) закручивает жидкость в задней пазухе, изменяя тем самым эпюру давления.

Часть общего перепада давления дросселируется на торцовом дросселе...

Пути снижения потерь на трение в кривошипно-шатунном...

Кроме того в сопряжение цилиндр, поршень, поршневые кольца трудно обеспечить подачу смазки. Все это приводит к тому, что удельный вес потерь на трение

Особенно это важно для дизельных двигателей, у которых масса поршня значительна из-за высоких силовых нагрузок.

Расчёт предпомпажных состояний газотурбинной установки

Помимо указанных выше параметров важными для регулирования являются скорость вращения силовой турбины (Vст)

Работа в установившемся режиме имеет место, когда фактические давление нагнетания и расход (т.е. рабочая точка) удовлетворяют обеим кривым.

Обеспечение эффективной функциональности гидропривода...

Разогрев рабочей жидкости в результате дросселирования происходит при прохождении жидкости через гидравлическое сопротивление (дроссель) за счет потери давления в

5. Курылев, А. В. Система регулирования температуры рабочей жидкости в гидроприводе...

Задать вопрос