Регуляторы расхода рабочей жидкости для гидроприводов мобильных машин (Часть 2)

В. Васильченко, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник,
В. Соболев, руководитель технического отдела ЗАО «ГидраПак Холдинг»

Регуляторы расхода на российском рынке

Отечественные заводы в корпусном исполнении изготавливают, к сожалению, узкую номенклатуру регуляторов расхода на номинальный расход от 20 до 200 л/мин и давление от 6,3 до 20 МПа.

Они предназначены для эксплуатации в закрытых отапливаемых помещениях при температуре РЖ от +10 до +70 °С, тогда как многие зарубежные компании изготавливают и поставляют на российский рынок широкую номенклатуру регуляторов расхода для эксплуатации на открытом воздухе при температуре РЖ от –20 до +90 °С. По согласованию с поставщиком допускается применение при температуре РЖ до – 40 °С на гидравлическом масле МГ-15В (ТУ 38.101479-00).

Основные технические параметры двухлинейных регуляторов потока типа TVD:

• номинальный регулируемый расход РЖ – 0,9; 2,4; 8 и 16 л/мин;
• рабочее давление для регуляторов с расходом 0,9...4 л/ мин – 10 МПа, для регуляторов с расходом 6 и 16 л/мин – до 31,5 МПа;
• допускаемая температура РЖ – от –20 до +70 °С;
• оптимальный диапазон изменения вязкости РЖ – от 15 до 380 мм²/с;
• рекомендуемый класс чистоты РЖ – 13 по ГОСТ 17216–2001 (номинально 15 мкм).

Работа трехлинейного регулятора постоянного расхода

В трехлинейном регуляторе расхода (рис. 8) компенсатор давления регулирует перелив избыточной части потока РЖ через специальный канал в бак гидросистемы или в отдельную систему. Обычно в трехлинейный регулятор расхода встроен предохранительный клапан, ограничивающий максимальное давление. Так как избыточная часть потока РЖ сливается в бак, трехлинейный регулятор расхода может устанавливаться только в напорной гидролинии. При соединении отверстия управления с баком возможна разгрузка гидросистемы от давления. Давление на выходе из насоса превышает давление в гидродвигателе только на величину потерь давления Р₂ – Р₁ в дозирующем дросселе, тогда как в двухлинейном регуляторе расхода насос постоянно работает под максимальным давлением настройки предохранительного клапана. Следовательно, при использовании трехлинейного регулятора расхода существенно уменьшаются потери мощности, повышается к.п.д. гидропривода и снижается тепловыделение.

Модификации регуляторов расхода

Анализ применения гидрооборудования в гидросистемах зарубежных мобильных машин установил преимущественное применение регуляторов расхода для дистанционного управления скоростью рабочих орудий и исполнительных механизмов оператором из кабины. Это создает комфортные условия для оператора, существенно повышает производительность и качество выполняемых технологических операций. Технически более совершенное и экономически более эффективное управление скоростными режимами работы с помощью регуляторов расхода при наименьших потерях давления и мощности повышает к.п.д. гидропривода по сравнению с дроссельным регулированием.

Различные модификации регуляторов расхода двух- и трехлинейных исполнений с компенсацией давления могут выполнять дополнительные функции, так как имеют встроенный предохранительный клапан и двухпозиционный распределитель с электромагнитным управлением, выполняющий функции изменения направления потока, разгрузки гидросистемы от давления, а также использования канала Load Sensing (LS), «чувствующего» величину нагрузки, для управления расходом РЖ.

Для технически обоснованного применения гидроаппаратов, управляющих расходом, следует прежде всего понять принцип действия, а затем рассматривать рабочие параметры, конструктивные особенности и условия применения приоритетного регулятора потока, поскольку в нормальном режиме трехлинейные регуляторы с различными вариантами конструктивного исполнения работают одинаково.

На рис. 9 изображены двухлинейный регулятор расхода дросселирующего типа с компенсацией давления патронного исполнения и двухлинейный регулятор расхода корпусного исполнения. Избыток потока сливается через предохранительный клапан, установленный в гидросистеме.

На рис. 10 приведены два двухлинейных регулятора дросселирующего типа с реверсивным потоком патронного исполнения и корпусного исполнения. Пять аналогичных конструктивных исполнений регуляторов расхода изготавливают в корпусном исполнении c диапазоном регулируемого потока от 0 до 195 л/мин на максимальное давление 21 МПа.

На рис. 11 приведены трехлинейные регуляторы расхода в корпусном исполнении, обводного (переливного) типа: c переливом избытка потока РЖ в бак и серии c понижением давления при переливе избытка потока РЖ в бак. Диапазон регулируемого потока РЖ – от 25 до 195 л/мин, максимальное давление – 21 МПа.

Действие регулятора расхода

Величина регулируемого расхода и соответственно скорость выполнения рабочих операций исполнительных механизмов будут в значительной степени не зависимы от давления, создаваемого внешней нагрузкой. Если, например, используется регулирование расхода от установленной подачи шестеренным или аксиально-поршневым насосом, через регулятор расхода будет проходить созданный насосами поток РЖ, а избыточная часть потока РЖ будет направляться в бак через предохранительный клапан гидросистемы под установленным давлением (серия 2FB) или при рабочем давлении, определяемом настройкой пружины переливного золотника. Давление в напорной гидролинии должно быть примерно на 0,7 МПа выше, чем давление в гидросистеме, которое является рабочим давлением регулятора.

Входной поток РЖ, поступающий в отверстие Р1 регулятора (см. рис. 11), проходит через регулируемый канал, преодолевая силу пружины дросселирующего золотника, и выходит из отверстия регулируемого канала REG2. Перепад давления определяет величину усилия, действующего на торец переливного золотника, которое при заданном расходе перемещает переливной золотник. Золотник регулирует давление потока РЖ, проходящего через радиальные отверстия в направляющей втулке переливного золотника.

Чтобы обеспечивалось работоспособное состояние регулятора расхода, давление в сливной гидролинии в бак должно быть ниже, чем минимальное давление в гидролинии, регулирующей расход РЖ. Если давление в системе превышает установленное давление разгрузки, золотник, управляющий разгрузкой, открывает сливной канал Т в бак гидросистемы. Регулятор расхода будет направлять избыток РЖ в обводной (переливной) канал, чтобы постоянно поддерживать установленное давление управления потоком РЖ в обоих каналах и максимальное давление.