Дроссели золотникового типа

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет 

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

 

 

 

Кафедра АТП

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине: "Гидро-пневмоавтоматика и привод"

Тема реферата. «Дроссели золотникового  типа»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент:

Группа ЗАсд-111

Смирнов К.В.

 

 

Проверил:

Сысоев  С.Н.

 

 

 

 

 

 

Владимир 2013г.

 

Содержание

 

1. Введение.
2. Общее описание золотникового дросселя.
3. Регулирование золотниковыми дросселями. Управляющие дроссельные золотники.
4. Особенности разработки дросселей.
5. Дроссель как основной элемент золотникового распределителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

 

Дроссели являются одним  из основных конструктивных элементов  гидравлических и пневматических устройств  и предназначены для создания перепада давлений на определенных участках гидролинии (пневмолинии) при течении  через нее рабочей среды.

Гидравлический дроссель — регулирующий гидроаппарат, предназначенный для создания гидравлического сопротивления потоку жидкости. Дополнительное гидравлическое сопротивление создаётся за счёт изменения проходного сечения потока жидкости. Изменением гидравлического сопротивления гидродросселя создаётся необходимый перепад давлений на тех или иных элементах гидросистем, а также изменяется величина потока жидкости, проходящего через гидродроссель.

Гидродроссели по типу запорного  элемента подразделяются на игольчатые, золотниковые, щелевые, тарельчатые и др.

Регулируемый дроссель — это такой дроссель, у которого площадь его проходного сечения можно менять путём воздействия на его запорно-регулирующий элемент извне.

Пневмодроссели служат для регулирования расхода сжатого воздуха, применяются в том числе и для управления скоростью движения пневмоцилиндра и других устройств. Пневматические дроссели являются одним из основных конструктивных элементов пневматических устройств и служат для создания сопротивления течению газа и перепада давлений.

Подачу (расход) жидкости регулируют дросселями (дроссельными устройствами) и гидрораспределителями (обычно золотникового типа).

Применяют также устройства для комбинированного регулирования, которые выполняют несколько  функций и состоят из нескольких аппаратов различного назначения, конструктивно объединенных в одном агрегате, что позволяет сократить количество трубопроводов и снизить массу агрегатов.

 

Рис.1 Принцип действия дросселей и обозначение их на схемах.¹

 

По условиям работы дроссели можно разделить на три типа: 
Турбулентные дроссели, имеющие канал цилиндрической формы с малым отношением длины к диаметру, в которых эффект дросселирования вызывается местными сопротивлениями на входе и выходе из канала, а влияние сил трения при движении воздуха по каналу практически не сказывается. Как правилу движение воздуха в этих дросселях оказывается турбулентным и обычно адиабатным. 
Ламинарные дроссели, имеющие цилиндрический канал с большим отношением длины к диаметру, при котором обеспечивается ламинарное движение воздуха и основное значение приобретают потери на трение при протекании воздуха по каналу дросселя. К ламинарным дросселям относятся дроссели и другой формы, в частности щелевые, при условии, что процесс течения воздуха в них удовлетворяет указанным выше признакам. Ламинарные дроссели работают в условиях под- критического режима.  
Дроссели смешанного типа, работающие при любых других сочетаниях условий течения воздуха. 
Каждый из трех указанных типов дросселей может быть выполнен регулируемым, т. е. предусматривается возможность измерения его гидравлического сопротивления, или нерегулируемым, т. е. с постоянным гидравлическим сопротивлением.

 

 

2. Общее описание золотникового дросселя.

 

В гидропневмоавтоматике  широко распространены золотниковые регулируемые дроссели, являющимися основными элементами золотниковых распределителей. Золотники в свою очередь бывают плоские и цилиндрические. Кроме того, золотники могут иметь ручной, электрический, гидравлический или смешанный привод. Золотники также могут фиксироваться в позициях или иметь возврат. Наиболее часто применяются цилиндрические золотники. Золотники крупных и средних размеров имеют гидравлическое управление от вспомогательных золотников или пилотов. В таких случаях золотник управления и рабочий золотник компонуются вместе или могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.

 

Рис.2        1-гильза, 2-золотник.

а) дроссель с кольцевой проточкой в гильзе. б) дроссель с окном в гильзе.²

 

Рис.3 ⁴

Принцип действия (рис.3)- в золотниковом дросселе в исходном положении каналы дросселя 4 открыты. Под влиянием внешнего воздействия на хвостовик золотника 1, последний сжимая пружину 3, перемещается влево, частично перекрывая проходные каналы 4. В зависимости от положения золотника изменяется гидравлическое сопротивление проходу рабочей жидкости, а, следовательно, и ее расход.

 

3. Регулирование золотниковыми дросселями. Управляющие дроссельные золотники.

 

Дроссельное регулирование  осуществляется путем изменения  гидравлического сопротивления гидросети дросселем, в результате чего только часть жидкости, подаваемой насосом, поступает к гидродвигателю. Этот способ регулирования позволяет иметь простые нерегулируемые насос и гидродвигатель, однако является неэкономичным, поскольку имеет низкий КПД (0,3¸0,4) и, кроме того, создает трудности при отводе значительного количества тепла, выделяющегося при дросселировании. В связи с этим дроссельное регулирование применяется при небольших мощностях, при кратковременном режиме работы, или, когда другой способ регулирования практически невозможен. Например, если в гидроприводе один насос или несколько параллельно работающих гидродвигателей с различными нагрузками.

Дроссельное регулирование  гидроприводов - один из распространенных способов регулирования гидродвигателей малой мощности.

При прохождении жидкости через щель дросселя часть располагаемой  энергии жидкости теряется на преодоление  сопротивления щели, что приводит к снижению скорости гидродвигателя. При дроссельном регулировании  располагаемая энергия, получаемая от насоса, должна всегда превышать потребную энергию, необходимую для движения гидродвигателя с заданной скоростью.

Рис.4 Управляющий дроссельный золотник.⁴

 

В качестве дроссельных  устройств применяют также специальные  управляющие дроссельные золотники, рис.4, позволяющие плавно изменять скорость жидкости в трубопроводах за счет изменения площади рабочего окна.

В управляющем золотнике 2 жидкость подвергается двойному дросселированию. Из насоса 1 жидкость под давлением  поступает в золотник. При смещении золотника от нейтрального положения в золотнике образуется два проходных окна: на входе в гидродвигатель 3 и на выходе из него. Дросселирование жидкости через эти окна сопровождается потерей энергии, которая обуславливает потерю давления.

 

Рис.5 ⁴

В идеальном управляющем  золотнике ширина пояска плунжера должна быть равна ширине дросселирующего  окна, рис.5а. Однако на практике для повышения чувствительности часто делают золотники с протоком жидкости, рис.5б. Ширина пояска плунжера этих золотников меньше ширины окна на несколько микрометров. Применяются управляющие золотники и с перекрытием в несколько микрометров. Золотники с перекрытием, в нейтральном положении имеют значительно меньшую утечку, но зона чувствительности такого золотника увеличивается.

Золотники с  положительным осевым перекрытием (рис.5.1, а) имеют ширину поясков b больше, чем ширину проточки c или диаметр рабочих окон в корпусе. При нейтральном положении золотника такого гидрорапределителя напорная гидролиния отделена от линий, соединяющих полости гидродвигателя и слива. Величина перекрытия П = (b - c) / 2 зависит от диаметра золотника: при d = 10…12 мм перекрытие принимают равным 1…2 мм; при d до 25 мм - 3…5 мм; при d до 50 мм - 6…8 мм. Золотники с положительным осевым перекрытием позволяют фиксировать положение исполнительного механизма. Недостатком является наличие у них зоны нечувствительности, определяемой величиной осевого перекрытия: в пределах этой зоны при перемещении золотника расход жидкости через гидрораспределитель равен нулю, а исполнительный механизм не движется, несмотря на подаваемый к золотнику сигнал управления.

(а) (б) (в)

Рис.5.1  Конструктивные исполнения золотников⁴

 

Золотники с нулевым осевым перекрытием (рис.5.1, б) имеют ширину пояска b равную ширине проточки c или диаметру рабочих окон, а осевое перекрытие П = 0. Такие золотники не имеют зоны нечувствительности и наилучшим образом удовлетворяют требованиям следящих гидросистем. Однако изготовление таких золотников связано со значительными технологическими трудностями.

Золотники с  отрицательным осевым перекрытием (рис.5.1, в), у которых b < c; при нейтральном положении их напорная гидролиния соединена со сливом и с обеими полостями гидродвигателя. При этом жидкость через зазоры непрерывно поступает на слив, а в обеих полостях гидродвигателя устанавливается одинаковое давление. В гидрораспределителях с таким золотником зона нечувствительности сводится к минимуму, но из-за слива рабочей жидкости часть мощности теряется. Кроме этого, гидросистема с таким золотником будет иметь меньшую жесткость, так как из-за перетекания жидкости через начальные зазоры в золотнике будет переходить смещение исполнительного механизма при изменении преодолеваемой нагрузки.

 

 

 

 

 

4. Особенности  разработки дросселей.

 

Основной характеристикой  дросселя является характеристика расхода, т. е. изменение массового секундного расхода среды в зависимости  от давления до и после дросселя. При разработке дросселей необходимо учитывать разнообразные специфические факторы, влияющие на характеристику расхода, и те требования, которым она должна удовлетворять по условиям эксплуатации. Например, в ряде случаев необходимо иметь строго линейную характеристику расхода, обеспечить надежную работу клапана при малых расходах среды и т.д. При разработке ламинарных дросселей приходится преодолевать трудности, обусловленные тем, что движение среды в канале дросселя оказывается ламинарным только при очень малых перепадах давления до и после дросселя, очень малых проходных сечениях и больших отношениях длины канала дросселя к его диаметру. Если при этом необходимо получать достаточно большие расходы среды, приходится использовать элементы, состоящие из нескольких параллельно соединенных дросселей. 
К регулируемым дросселям в ряде случаев предъявляется требование обеспечения неизменной характеристики расхода при перерегулировках дросселя. Например, если регулируемый дроссель снабжен шкалой, то после перестройки при повторных установках его в одно и то же положение характеристика расхода для него должна оставаться строго неизменной.

 

5. Дроссель  как основной элемент золотникового  распределителя.

 

При эксплуатации гидросистем  возникает необходимость изменения  направления потока рабочей жидкости на отдельных ее участках с целью изменения направления движения исполнительных механизмов машины, требуется обеспечивать нужную последовательность включения в работу этих механизмов, производить разгрузку насоса и гидросистемы от давления и т.п. Эти и некоторые другие функции могут выполняться специальными гидроаппаратами - направляющими гидрораспределителями.

При изготовлении гидрораспределителей в качестве конструктивных материалов применяют стальное литье, модифицированный чугун, высоко- и низкоуглеродистые марки сталей, бронзу. Для защиты отдельных элементов распределителей от абразивного износа, поверхности скольжения цементируют, азотируют и т.п.

Размеры и масса гидрораспределителей зависят от расхода жидкости через  них, с увеличением которого они увеличиваются.

По способу присоединения к гидросистеме гидрораспределители выпускают в трех исполнениях: резьбового, фланцевого и стыкового присоединения. Выбор способа присоединения зависит от назначения гидрораспределителя и расхода через него рабочей жидкости.

 Золотниковый гидрораспределитель (Рис. 6)— гидравлический распределитель, в котором запорно-регулирующим элементом служит золотник. В качестве золотника чаще всего выступает плунжер переменного диаметра.

 

Рис. 6 Конструктивная схема золотникового гидрораспределителя.⁶

 

Рис. 6.1 Условное графическое обозначение механизма, показанного на рис. 6. Буквами обозначены: Р — распределитель; Ц — гидроцилиндр. Стрелками показаны направления потоков жидкости в каждой из трёх позиций золотника (в нейтральном положении каналы золотника закрыты и жидкость через распределитель не движется)⁶

 

В золотниковых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей  жидкости осуществляется путем осевого  смещения запорно-регулирующего элемента.

 Рассмотрим также устройство золотникового пневмораспределителя:

 

Рис.7 Схема пневмораспределителя золотникового типа.⁷

 

В золотниковых пневмораспределителях  управление потоком осуществляется путем перемещения золотника, который  соединяет и разъединяет отверстия, выполненные в стенках неподвижного корпуса.

 

 

 

 

6. Список литературы.