И РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА. Сухоцкий Альберт Борисович

 

 

Составители:

Сухоцкий Альберт Борисович

Санкович Евгений Савельевич

 

Редактор Р.М. Рябая

 

Подписано в печать 16.04.2008. Формат .

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 1,9. Уч.-изд. л. 1,9.

Тираж 350 экз. Заказ.

 

Учреждение образования

«Белорусский государственный технологический университет».

220006. Минск, Свердлова, 13а.

ЛИ № 02330/0133255 от 30.04.2004.

 

Отпечатано в лаборатории полиграфии учреждения образования

«Белорусский государственный технологический университет».

220006. Минск, Свердлова, 13.

ЛП № 02330/0056739 от 22.01.2004.

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

ГИДРАВЛИКА

И ГИДРОПРИВОД

Методические указания к лабораторным работам

По разделу «Гидропривод» для студентов

Технических и химических специальностей

 

 

Минск 2008

УДК 621.22-82(075.8)

ББК 30.123я7

Г 74

 

 

Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета

 

Составители:

А. Б. Сухоцкий, Е. С. Санкович

 

Рецензент:

доцент кафедры лесных машин и технологии лесозаготовок,

кандидат технических наук С. П. Мохов

 

 

По тематическому плану изданий учебно-методической литературы университета на 2008 год. Поз. 25.

 

Для студентов технических и химических специальностей.

 

© Учреждение образования

«Белорусский государственный

технологический университет», 2008

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Методические указания включают четыре лабораторные работы по дисциплинам «Гидравлика и гидропривод», «Гидравлика и основы гидропривода», «Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод».

Объектом исследования в лабораторных работах является гидроаппаратура: дроссели, регуляторы расхода, напорные и редукционные клапаны, делители потока и гидроцилиндры. Каждая лабораторная работа содержит основные теоретические положения и расчетные зависимости, которые необходимы для обработки результатов экспериментов; описание лабораторной установки и методику выполнения работы.

Для качественного выполнения задания студент обязан самостоятельно изучить теоретический материал каждой работы и подготовить бланк отчета, который должен включать: цель работы, основные формулы и определения, схему лабораторной установки и ее описание, таблицу обработки измерений.

Перед выполнением работы студент обязан пройти инструктаж по технике безопасности и получить разрешение преподавателя на выполнение лабораторной работы. После окончания работы обрабатываются экспериментальные данные, оформляется необходимый графический материал, дается оценка полученных результатов и осуществляется защита выполненной работы.

 

Лабораторная работа № 7

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ

И СНЯТИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДРОССЕЛЯ

И РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА

 

Цель работы:

1. Изучение конструкций и схем включения гидродросселя и регулятора расхода.

2. Экспериментальное определение зависимости расхода рабочей жидкости через гидродроссель и регулятор расхода от перепада давления на них при постоянном проходном сечении (т. е. определение зависимости ).

Теоретическая часть

 

Дроссели и регуляторы расхода применяют для ограничения (регулирования) расхода жидкости.

Дроссель представляет собой гидравлическое сопротивление, предназначенное для снижения давления в потоке рабочей жидкости, проходящей через него. Дроссели бывают регулируемыми (условное обозначение представлено на рис. 1.1, а) и нерегулируемыми (условное обозначение представлено на рис. 1.1, б).

 

 

а б

Рис. 1.1

 

При использовании дросселя расход изменяется в зависимости от нагрузки или давления, и основной характеристикой дросселя является зависимость расхода Q от потери давления D p. По принципу действия дроссели различают:

1) линейные – вязкостного сопротивления, потери давления в которых определяется преимущественно вязкостным сопротивлением потоку жидкости в длинном дроссельном канале;

2) нелинейные (квадратичные) – инерционного сопротивления с малой длиной канала, потери давления в которых определяются в основном инерционными силами (деформацией потока жидкости и вихреобразованием при внезапном расширении).

Линейные дроссели характеризуются большой длиной и малым сечением дроссельного канала и соответственно небольшим значением числа Рейнольдса, ввиду чего потеря давления в них обусловлена трением при ламинарном течении. Расход жидкости определяется по формуле Пуазейля и является линейной функцией потери давления:

,

где l и d – соответственно длина и диаметр канала; n – кинематическая вязкость.

Основным недостатком линейных дросселей является нестабильность характеристики дросселя при изменении температуры рабочей жидкости, обусловленная зависимостью вязкости рабочей жидкости от температуры.

На рис. 1.2 показан регулируемый линейный дроссель, который представляет собой плунжер 1 с винтообразными канавками (дроссельный канал) и корпус с отверстиями для входа и выхода рабочей жидкости. При вращении плунжера он смещается вправо или влево относительно корпуса. При этом длина канавки, по которой движется жидкость, изменяется.

В нелинейных дросселях потери давления связаны с отрывом потока и вихреобразованием, ввиду чего потеря давления в них происходит практически пропорционально расходу жидкости во второй степени, расход определяется по формуле

Рис. 1.2

,

где m – коэффициент расхода, значение которого постоянно для каждого типа дросселя и определяется экспериментально (при Re > 2 × 10⁴ для приближенных расчетов можно принимать m = 0,6–0,65); S – площадь проходного сечения.

Потери на трение в нелинейных дросселях практически отсутствуют, благодаря чему расход через дроссель не зависит от вязкости жидкости и, следовательно, характеристика дросселя остается стабильной в широком диапазоне эксплуатационных температур. Это преимущество нелинейных дросселей определило их широкое применение в гидравлических системах. Основным недостатком нелинейных дросселей является стачивание с течением времени кромок дросселирующей шайбы при больших скоростях или образование отложений на твердой поверхности (облитерации) при малых скоростях и, следовательно, изменение площади проходного сечения S.

По форме проходного сечения и конструкции регулирующего элемента нелинейные дроссели делятся на игольчатые, щелевые и втулочные.

Изменение площади проходного отверстия игольчатых дросселей (рис. 1.3, а) достигается за счет осевого перемещения иглы. Преимущество дросселя – простота конструкции, недостаток – невысокая точность регулирования и склонность к облитерации кольцевой щели.

 

а б в

Рис. 1.3

 

Площадь проходного сечения щелевых дросселей (рис. 1.3, б) изменяется при повороте полой пробки, в которой имеется щель. Так как толщина стенки пробки мала, то потери на трение отсутствуют и пропускная способность практически не зависит от вязкости жидкости. В щелевом дросселе не возникает облитерации, однако, вследствие малого сечения щели, расходы через дроссель обычно невелики. Недостаток – из-за одностороннего подвода жидкости при больших перепадах давления на дросселе возникает боковое прижатие пробки к корпусу (втулке).

Втулочный дроссель (рис.1.3, в) состоит из двух цилиндрических втулок: наружной с фигурным отверстием для прохода жидкости и внутренней, перемещающейся в наружной. Регулирование расхода осуществляется изменением площади фигурных отверстий торцом внутренней втулки, не испытывающей боковых прижатий. Втулочный дроссель обеспечивает широкий диапазон регулирования расхода и высокую точность регулирования, мало чувствителен к облитерации.

Рис. 1.4

Регулятор расхода предназначен для обеспечения заданного расхода вне зависимости от перепада давления между входным и выходным патрубком устройства. Он состоит из дросселя и редукционного клапана разности давления, поддерживающего постоянный перепад давления на дросселе (условное обозначение представлено на рис. 1.4). Типы дросселей в регуляторах расхода применяют аналогичные приведенным ранее. Типы клапанов разности давления будут рассмотрены в следующей лабораторной работе.