Дросельне регулювання

Дуже часто в багатьох робочих процесах необхідно змінювати швидкості руху вихідних ланок гідродвигунів. Зміна швидкості може здійснюватися різними способами. Одним із них є дросельне керування.

Дросельний спосіб регулювання швидкості гідропривода з нерегульованим насосом заснований на тому, що частина рідини, яка подається насосом, відводиться в зливальну гідролінію й не здійснює корисної роботи. Найпростішим регулятором швидкості є регульований дросель, що встановлюється в системі або послідовно з гідродвигуном, або в гідролінії керування паралельно гідродвигуну.

Рисунок 9.1 – Принципові схеми розвантаження насоса

При паралельному вмиканні дроселя (рисунок 9.2, а) робоча рідина, яка подається насосом, розділяється на два потоки. Один потік проходить через гідродвигун, інший – через регульований дросель.

Швидкість поршня для цієї схеми визначиться виразом

, (9.1)

де S – ефективна площа поршня;

Q_Н – подача насоса;

S_др – площа прохідного перетину дроселя;

μ – коефіцієнт витрати;

F_Н – навантаження на шток поршня;

ρ – щільність рідини.

У такій системі при постійному зовнішньому навантаженні F_Н = =const, швидкість руху буде змінюватися від υ _min до υ_max при зміні S_др від S_{др max} до S_др = 0. Оскільки в розглянутому гідроприводі тиск на виході насоса залежить від навантаження P_H = F_H /S і не є постійною величиною, таку систему називають системою зі змінним тиском. Клапан, установлений у ній, є запобіжним. Ця система дозволяє регулювати швидкість тільки в тому випадку, якщо напрямок дії навантаження протилежний напрямку руху вихідної ланки гідропривода (негативне навантаження).

Рисунок 9.2 – Схеми гідроприводів із дросельним керуванням швидкості:

а – з паралельним увімкненням дроселя; б – із дроселем на вході гідродвигуна; в – із дроселем на виході гідродвигуна; г – із чотирилінійним дроселювальним розподільником

Послідовне ввімкнення дроселя здійснюється на вході в гідродвигун, на виході гідродвигуна, на вході й виході гідродвигуна. При цьому в усіх трьох випадках система регулювання швидкості будується на принципі підтримки постійного значення тиску P_H на виході нерегульованого насоса за рахунок зливу частини робочої рідини через переливний клапан. Тому система дросельного регулювання з послідовним увімкненням дроселів одержала назву системи з постійним тиском.

Гідропривод із дроселем на вході (рисунок 9.2, б) допускає регулювання швидкості тільки при негативному навантаженні. При позитивному навантаженні, спрямованому за рухом поршня, може відбутися розрив суцільності потоку робочої рідини, особливо при закритому дроселі, коли поршень продовжує рух під дією сил інерції.

Швидкість руху поршня в такому гідроприводі визначається виразом

. (9.2)

Гідропривод із дроселем на виході (рисунок 9.2, в) допускає регулювання швидкості гідродвигуна при знакозмінному навантаженні, тому що при будь-якому напрямку дії сили F_Н зміні швидкості перешкоджає опір дроселя, через який робоча рідина надходить із порожнини гідродвигуна на злив. Для такої схеми ввімкнення дроселя швидкість руху вихідної ланки визначиться

. (9.3)

При установці дроселя на виході у випадках великих позитивних навантажень тиск перед дроселем може перевищити припустимий рівень. Тому для запобігання виходу системи з ладу паралельно дроселю вмикають запобіжний клапан.

Недоліком дросельного регулювання є те, що частина енергії витрачається на подолання опору в дроселі й запобіжному клапані, внаслідок чого підвищується температура рідини, а це негативно позначається на роботі гідросистеми. При дросельному регулюванні знижується ККД гідропривода і відсутня сталість швидкості руху вихідної ланки гідродвигуна при змінному навантаженні.