При проектировании грузоподъемных гидрофицированных машин, необходимо обеспечить скорость опускания поршня гидроцилиндра, удовлетворяющую условию неразрывности потока рабочей жидкости.В статье рассматривается дроссельное регулирование, обеспечивающее неразрывность потока рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра при опускании, грузоподъёмного механизма, под действием статических и динамических нагрузок (рис. 1). В настоящей статье рассматривается вопрос дроссельного регулирования скорости опускания стрелы грузоподъемного механизма, под действием приведенного веса всех подвижных элементов системы.Для опускания стрелы рабочая жидкость от насоса через гидрораспределитель подаётся в штоковую полость гидроцилиндра, а из поршневой полости вытесняется через дроссель в бак.Опускание стрелы должно происходить в условиях неразрывности потока рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра. С этой целью на выходе из поршневой полости гидроцилиндра устанавливается дроссель. При постоянной производительности насоса Qн, скорость поршня vп постоянна. Такое условие обеспечивает неразрывность потока [3, 5].Скорость поршня определяется из выражения:vп = QнSш ,                                (1)где vп   – скорость движения поршня гидроцилиндра, м/с; Qн   – подача насоса, м3/с; Sш  – площадь штоковой полости гидроцилиндра, м2.Расход рабочей жидкости из поршневой полости гидроцилиндра, проходящий через дроссель:Qд= vп ·Sп  ,                        (2)где Sп – площадь поршня, м2.Скорость перемещения поршня в выражении (2) подставим из выражения (1), получим:Qд= QнSш   ·Sп  ,                      (3)Заменим: SпSш   =ψ  ,                           (4)Тогда выражение (4) примет вид:Qд=  Qн·ψ  ,                      (5)Расход рабочей жидкости, проходящей через дроссельное отверстие, также можно определить из выражения [3, 4, 5,]:Qд= μ·Sо ·2*ΔРρ  ,                (6)где μ    – коэффициент расхода рабочей жидкости; Sо  – площадь отверстия дросселя, м2; ΔР  – перепад давления, Па.ΔР=Рп-Рз,                         (7)где Рп  – давление перед дросселем, Па, Рз  – давление за дросселем, Па. Давление, вызванное гидравлическими потерями в линии за дросселем; ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м3.  Рис. 1. Принципиальная кинематическая и гидравлическая схемы грузоподъёмного механизмаl – длина стрелы, м; L – расстояние от оси вращения стрелы до равнодействующей веса груза с захватом, м;Gпр – приведенный вес груза и технологического оборудования к точке “С” [1, 2, 6], м;a, b, c  – стороны треугольника ВСД; a и b – const; с – переменная; ДР – дроссель с обратным клапаном. Дроссель с обратным клапаном установлен на корпусе гидроцилиндра, поэтому давление в поршневой полости гидроцилиндра и перед дросселем равны. Ввиду относительно небольшой величины потерь давления на сливе за дросселем в дальнейших расчётах учитываем только давление на входе в дроссель, тогда уравнение (6) выразим в следующем виде:Qд= μ·Sо ·2*Рпρ  ,                   (8)При значительных потерях за дросселем величина потерь давления определяется из выражения:Рз=P+(a+ξ)υс22ρ,            (9)где P  – сумма потерь давления на трение по длине прямых участков трубопровода, Па; a  – коэффициент кинетической энергии; υс  – величина средней скорости, м/с; ξ  – сумма всех коэффициентов местных сопротивлений элемента.Для определения величины отверстия дросселя необходимо найти давления перед дросселем Рп. С этой целью составим уравнение динамического равновесия грузоподъёмного механизма [1, 7, 8]:Gпр∙h1=Rц∙h+Jпdωdt+ω22·dJпdθ ,      (10)где Rц  – усилие, действующее на шток гидроцилиндра, Н; Jп  – приведенный момент инерции грузоподъёмного механизма относительно точки вращения “B”, кг∙м2; ω – угловая скорость стрелы, с-1; h  – плечо, действия силы Rц , м; h1  – плечо, действия  приведенного  веса Gпр , м.Учитывая малое значение третьего слагаемого в начале разгона можно записать [6, 8, 10]:Gпр∙h1=Rц∙h+Jпdωdt,               (11)При составлении уравнения динамического равновесия не учтена энергия поступательного движения штока и поршня гидроцилиндра, ввиду незначительной их массы и скорости.Усилие гидроцилиндра:Rц=Рп·πD24,                      (12)где D – диаметр поршня гидроцилиндра, м.Преобразуем уравнение (11) с учётом (12):Gпр∙h1=Рп·πD24∙h+Jпdωdt,         (13)Преобразуем (13) относительно Рп :Рп=4Gпрh1πD2h-4JпπD2hdωdt,               (14)Примем обозначения:4GпрπD2=A ; 4JпπD2=B .               (15)Уравнение (15) запишем в следующем виде:Рп=Ah1h-B1hdωdt,                (16)h=b∙sinβ ,                      (17)h1=b∙cosθ.                     (18)Значение угла β  определим из треугольника ВСD.cosβ=b2+c2-a22bc ,                  (19)β=arccosb2+c2-a22bc ,            (20)Обозначим:b2+c2-a22bc= x ,                  (21)Выражение (20) примет вид:β=arccosx ,                 (22)sin(arccosx)=1-x2 ,        (23)Выражение (17) примет вид:h=b∙1-x2 ,                (24)Угловая скорость стрелы:ω=υсb ,                         (25)где, υс -скорость точки «С».υс=υпsinβ ,                      (26)Угловая скорость стрелы с учётом выражения (26):ω=υпb∙inβ ,                     (27)В выражении (16) произведём подстановку из выражений (18), (24):Рп=Acosθ1-x2-B1b∙1-x2dωdt,           (28)Изменения давления, в процессе опускания стрелы, описывается системой уравнений:Рп=Acosθ1-x2-B1b∙1-x2dωdtω=υпb∙sinβ ,         (29)Система уравнений (29) равносильна следующему уравнению относительно следующей функции Рп :Рп=Acosθ1-x2-B1b∙1-x2υп∙(-cosβ)b∙sin2β,    (30)илиРп=11-x2Acosθ-B1b∙υпb(-cosβ)sin2β.   (31)Коэффициент расхода для малого круглого отверстия с острой кромкой при значении числа Рейнольдса Rе=1,5·104÷1·106 , можно принимать μ=0,6 , [3, 5, 7, 9], тогда, диаметр отверстия дросселя, обеспечивающий неразрывность потока рабочей жидкости, в гидроцилиндре грузоподъёмного механизма:dд= 1,225Qн·ψ42∆Рρ  ,                  (32)где ∆Р  – перепад давления на дросселе, Па. В данном случаи ∆Р=Рп. Для обеспечения неразрывности потока рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра на выходе из поршневой полости устанавливается не регулируемый дроссель, диаметр отверстия которого принимается расчётно-минимальным, или устанавливают клапан обратный управляемый.Для стабилизации скорости движения поршня применяются специальные регуляторы расхода, при помощи которых можно установить и автоматически поддерживать постоянную скорость перемещения поршня при опускании стрелы независимо от характера изменения нагрузки на штоке. Основным элементом регуляторов расхода является дроссель.Выводы. Приведенный алгоритм на стадии проектирования, позволяет определить необходимую площадь отверстия дросселя, которая обеспечит условие неразрывности потока рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра при опускании стрелы грузоподъемного механизма.