Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Регулятор расхода — регулируемый гидроаппарат, поддерживающий заданный расход рабочей жидкости вне зависимости от перепада давлений в подводимом и отводимом потоках. По определению ГОСТ 17752-81 это устройство относится к гидроаппаратам управления расходом и применяется там, где скорость исполнительного механизма должна оставаться постоянной при переменной нагрузке.
Принципиальное отличие регулятора расхода от обычного дросселя — наличие компенсатора давления, автоматически поддерживающего постоянным перепад на дозирующем дросселе. Это превращает зависимость расхода от нагрузки в стабильную характеристику, которая практически не «плывёт» при изменении внешнего сопротивления. Ниже разобраны устройство, две основные схемы (двухлинейная и трёхлинейная), точки установки в гидросистеме, расчётные зависимости, ключевые параметры и типовые ошибки.
В объёмном гидроприводе скорость рабочего органа прямо пропорциональна расходу, поступающему к гидродвигателю (гидроцилиндру или гидромотору). При дроссельном регулировании расход через простой регулируемый дроссель зависит от перепада давлений, который, в свою очередь, определяется внешней нагрузкой. Это означает, что при изменении нагрузки скорость движения штока меняется даже при неизменной настройке дросселя.
Регулятор расхода устраняет эту зависимость: расход через него остаётся постоянным во всём рабочем диапазоне давлений на входе и выходе.
По ГОСТ 17752-81 регулирующий гидроаппарат — это устройство, в котором изменение параметра потока (расхода или давления) происходит за счёт частичного открытия или перекрытия проходного сечения. Регулятор расхода относится именно к этой группе: задача аппарата — стабилизация одного параметра (расхода) при свободно меняющемся другом (перепаде давлений). Типовые узлы применения — приводы поступательного движения с регулируемой скоростью, гидромоторы поворотных платформ, узлы подачи станков, исполнительные механизмы прессов, испытательные стенды.
Конструктивно регулятор расхода состоит из двух основных элементов:
На дозирующем дросселе при заданном расходе устанавливается определённый перепад давлений. Если расход стремится возрасти (например, выходное давление падает из-за снижения нагрузки), перепад на дросселе увеличивается. Управляющие каналы компенсатора подведены ко входу и выходу дозирующего дросселя; при увеличении перепада золотник компенсатора смещается, уменьшая собственное проходное сечение и тем самым добавляя в систему дополнительное сопротивление. Расход возвращается к заданному значению. При снижении расхода — обратное движение золотника.
Регулятор расхода стабилизирует расход в условиях изменяющегося давления, но не во всём бесконечном диапазоне: для нормальной работы необходимо, чтобы на регуляторе сохранялся минимальный перепад давлений (обычно указывается изготовителем в технической документации). Ниже этого значения компенсатор не имеет «запаса» для регулирования.
В двухлинейном регуляторе расхода дозирующий дроссель и компенсатор давления установлены последовательно в одной гидролинии. Аппарат имеет два присоединительных отверстия — входное и выходное.
Компенсатор давления может располагаться:
Место установки компенсатора определяется конструктивными соображениями и принятой в системе схемой подачи. По функциональным характеристикам обе компоновки эквивалентны: в обоих случаях обеспечивается стабильный перепад на дозирующей кромке и, как следствие, постоянный расход через регулятор.
Особенность двухлинейного регулятора: излишний расход насоса в нём не сбрасывается, а удерживается перепадом, который замыкается через предохранительный клапан системы. Поэтому при дросселировании двухлинейным регулятором избыток подачи насоса уходит на слив через клапан предохранения и преобразуется в теплоту. Это требует учитывать тепловой баланс гидросистемы.
В трёхлинейном регуляторе расхода компенсатор давления установлен параллельно дозирующему дросселю и одновременно выполняет функцию переливного клапана. Аппарат имеет три присоединительных отверстия — входное, выходное и сливное (на бак).
Принцип работы: дозирующий дроссель пропускает заданный расход к гидродвигателю. Избыточный расход насоса автоматически сбрасывается через компенсатор-перелив в сливную линию. Компенсатор поддерживает постоянным перепад давлений на дозирующем дросселе, изменяя площадь проходного сечения слива в бак.
В трёхлинейном регуляторе расхода насос работает на давлении, лишь немного превышающем давление в нагрузке, — это снижает потери мощности и нагрев рабочей жидкости.
Трёхлинейная схема энергетически выгоднее двухлинейной, но имеет ограничения: регулятор должен стоять только на входе в гидродвигатель (первичное управление), и при работе с несколькими параллельными ветвями системы требует дополнительных мер для предотвращения помех.
Регулятор расхода может быть установлен в одной из трёх точек гидросхемы. Выбор точки определяется характером нагрузки и допустимым нагревом жидкости.
При установке двухлинейного регулятора на выходе из гидродвигателя необходимо предусмотреть защиту от кавитации в полости слива: при отрицательной нагрузке возможно падение давления до критического. На выходе обычно ставится подпорный клапан.
Выбор регулятора расхода ведут по ряду нормированных параметров. Основные из них:
Номинальные давления в МПа по ГОСТ 12445-80 выбираются из ряда: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 (приведены значения, наиболее часто применяемые в объёмных гидроприводах).
Условные графические обозначения регуляторов расхода в гидравлических схемах устанавливает ГОСТ 2.781-96. Буквенные обозначения присоединительных отверстий (P — напорное, T — сливное, A, B — рабочие, X, Y — управления, L — дренажное, M — для манометра) применяются на схемах и корпусах аппаратов.
Расход через дозирующий дроссель в квадратичном режиме описывается общим уравнением истечения через местное сопротивление:
Q = μ · A · √(2 · Δp / ρ), м³/с,
где μ — коэффициент расхода дросселирующего отверстия (безразмерный); A — площадь проходного сечения, м²; Δp — перепад давлений на дросселе, Па; ρ — плотность рабочей жидкости, кг/м³.
μ
A
Δp
ρ
В обычном (некомпенсированном) дросселе перепад Δp задаётся внешней нагрузкой, поэтому расход следует за её изменениями. В регуляторе расхода компенсатор удерживает Δp постоянным, и формула вырождается в:
Q = const · A, м³/с,
то есть расход однозначно определяется положением настроечного элемента дросселя. Это и есть суть стабилизации.
Регулятор расхода настроен на Q = 20 л/мин и установлен в напорной линии гидроцилиндра. При увеличении нагрузки давление в полости цилиндра возрастает с 8 до 18 МПа. Перепад давлений на регуляторе изменяется значительно, но компенсатор автоматически отрабатывает изменение, и расход через дозирующий дроссель сохраняется около заданных 20 л/мин (с допустимым отклонением, указанным в паспорте аппарата). Скорость движения штока остаётся практически неизменной.
Коэффициент расхода μ для острой кромки в турбулентном режиме (при числах Рейнольдса свыше 1000) близок к 0,6…0,65 и слабо зависит от вязкости. Для нестабильных режимов (низкие Re, ламинарное течение) расход сильнее зависит от температуры и вязкости, поэтому в регуляторах расхода применяют именно кромочные дозирующие элементы.
Регулятор расхода и обычный дроссель относятся к одной группе — гидроаппаратам управления расходом, но решают разные задачи. Их различия принципиальны.
Через настроечный дроссель проходит заданный расход рабочей жидкости. Компенсатор давления — подвижный золотник — автоматически поддерживает на этом дросселе постоянный перепад давлений, изменяя собственное сопротивление в ответ на изменения нагрузки. Поскольку перепад на дозирующей кромке не меняется, расход через регулятор остаётся стабильным.
Дроссель — это просто регулируемое сопротивление; расход через него зависит от перепада давлений и, значит, от нагрузки. Регулятор расхода объединяет дроссель и компенсатор давления, поэтому удерживает расход постоянным независимо от нагрузки в рабочем диапазоне давлений.
В двухлинейном дроссель и компенсатор стоят последовательно (два присоединения: вход и выход), а избыток подачи насоса сбрасывается через предохранительный клапан системы. В трёхлинейном компенсатор работает параллельно дросселю и выводит избыток подачи прямо в бак (три присоединения: вход, выход, слив). Трёхлинейная схема экономичнее, но применяется только на входе в гидродвигатель.
При положительной (сопротивляющейся движению) нагрузке регулятор обычно ставят на входе. При попутной (отрицательной) нагрузке — только на выходе, чтобы исключить самопроизвольный разгон штока. В обоих случаях нужен учёт минимального перепада давлений.
Реальная характеристика регулятора имеет небольшое отклонение от заданного значения в рабочем диапазоне. Причины — изменение вязкости рабочей жидкости с температурой, упругость пружины компенсатора, гистерезис золотника, износ кромок и небольшие колебания перепада. Конкретное значение допустимого отклонения указывается в технической документации аппарата.
Исходные данные: требуемый расход (из заданной скорости рабочего органа и площади поршня), номинальное давление гидросистемы по ГОСТ 12445-80, диапазон изменения нагрузки, направление потока (одно- или двунаправленный), класс чистоты рабочей жидкости. По этим данным выбирают условный проход по ГОСТ 16516-80 и конкретный типоразмер из каталога производителя, проверяя минимальный перепад давлений и точность стабилизации.
При чисто объёмном регулировании (регулируемый насос, регулируемый гидромотор) дроссельные регуляторы расхода обычно не применяются — скорость задаётся изменением рабочего объёма. Однако в смешанных схемах регулятор расхода может выполнять вспомогательные функции: ограничение скорости отдельной ветви, точная подача в дополнительном контуре, синхронизация при перепадах нагрузки.
В обычном исполнении регулятор создаст сопротивление в обоих направлениях, причём в обратном — значительно более высокое, чем в прямом. Для систем с реверсом применяют исполнение со встроенным обратным клапаном: в прямом направлении поток проходит через регулирующую часть, в обратном — свободно через клапан.
Перепад давлений на дросселирующих элементах превращается в тепло. В двухлинейной схеме избыточный расход насоса сбрасывается через предохранительный клапан под полным давлением — это основной источник нагрева. В трёхлинейной схеме перелив идёт через компенсатор при низком давлении нагрузки, поэтому теплопотери существенно ниже.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.