книги / Элементы гидравлических систем и объёмного гидропривода

рукция клапана может быть дополнена гидрораспределителем, присоединенным к гидролинии управления X (рис. 26).

Х

5

Рис. 26. Конструктивная схема и условное обозначение напорного клапана непрямого действия: 1 – жиклер; 2 – основной ЗРЭ; 3 – демпфер; 4 – пружина основного ЗРЭ; 5 – вспомогательный ЗРЭ; 6 – пружина вспомогательного ЗРЭ; 7 – регулировочный винт

При работе в режиме предохранительного клапана, если давление в подводящей гидролинии P не превышает допустимого значения, то вспомогательный ЗРЭ 5 прижат к седлу. Результирующая сила давления, действующая на основной ЗРЭ 2, равна нулю. Он, преодолевая силы трения, под действием пружины 4 займет положение на упоре, перекрывая путь жидкости на слив. При возрастании давления в подводящей гидролинии, а следовательно, и в полости Р1,

ЗРЭ 5 отожмется от седла, обеспечивая расход до 2,510−5 м3/с (1,5 л/мин) и падение давления p1 в надклапанной полости основного ЗРЭ 2. Золотник под действием перепада давления сместится и со-

101

единит подводящую гидролинию P со сливом T. Давление на входе

вгидроаппарат упадет, перепад давления на торцовых поверхностях золотника станет равным нулю и он, вернувшись в исходное положение под действием пружины 4, перекроет слив жидкости из подводящей гидролинии P.

Врежиме переливного клапана через вспомогательный и основной запорно-регулирующие элементы имеется проток жидкости на слив. Давление на входе гидроаппарата определяется величиной сжатия пружины 6, которое осуществляется регулировочным винтом 7. Это давление поддерживается постоянным автоматически при увеличении или уменьшении давления в подводящей гидролинии. Например, при увеличении давления нарушается равновесие сил давления, действующих на торцовые поверхности ЗРЭ 2. Он сместится, увеличивая проток жидкости на слив и уменьшая давление на входе до величины заданного давления. Давление изменяется плавно, так как пружина 4 малой жесткости, а движение запорно-регулирующих элементов задемпфировано жиклером 1 и демпфером 3.

На рис. 27 показана схема напорного клапана непрямого действия стыкового монтажа.

Клапан состоит из главного клапана 3 на основе вставного картриджа с ЗРЭ 2 и вспомогательного (пилотного) клапана 7, имеющего элемент настройки давления. В качестве вспомогательного используется переливной клапан прямого действия с шариковым ЗРЭ.

Давление в гидролинии A действует на основной ЗРЭ 2. Одновременно рабочая жидкость под давлением по линиям управления 4, 5 через демпферы 1, 6 и 8 поступает под вспомогательный ЗРЭ 10 и в верхнюю (пружинную) полость основного ЗРЭ 2. При возрастании давления в линии A до величины, на которую настроена пружина 12, шарик 10 отходит от седла.

Управляющий поток рабочей жидкости из пружинной полости ЗРЭ 2 вытекает по линии управления 5 через демпфер 8 и шарик 10

впружинную камеру 11. Из камеры поток уходит на слив через внутреннюю гидролинию управления 13 или через наружное отверстие 9. Из-за потерь давления в демпферах 1, 6 создается перепад давлений

102

на ЗРЭ 2, в результате чего гидролинии A и B соединяются. Поток жидкости проходит из линии A в линию B, поддерживая в линии A установленное давление.

Рис. 27. Напорный клапан непрямого действия (Rexroth)

Клапан может быть разгружен от давления через линию управления X 15 или переключен на более низкое давление.

Поток управления может отдельно отводиться в бак через отверстие 9 при перекрытом отверстии 14. В этом случае влияние подпора в линии B на настройку давления исключается.

На рис. 28 представлены статические и предельные характеристики напорного клапана непрямого действия [3].

103

Рис. 28. Статические и предельные характеристики напорного клапана непрямого действия

Точность поддержания давления (рис. 28, а) достаточно велика вследствие малого изменения расхода и усилия пружины вспомогательного ЗРЭ при смещении основного ЗРЭ, но падает с уменьшением величины заданного давления на входе в гидроаппарат. Наклон характеристик возрастает при увеличении расхода вследствие действия гидродинамических сил, направленных в сторону закрытия дроссельного зазора. Изменение давления ∆p зависит от диаметра золот-

ника, жесткости пружины вспомогательного ЗРЭ и давления на входе в гидроаппарат. Минимальному перепаду давления ∆p

соответствуют максимальный диаметр и минимальная жесткость пружины золотника [6]. Для большинства рассматриваемых клапанов ∆p составляет 0,1...0,3 МПа. Изменением давления в надкла-

панной полости при этом можно пренебречь.

Верхняя предельная характеристика 1 (рис. 28, б) определяется давлением настройки вспомогательного клапана, зависящим от усилия пружины и активной площади вспомогательного ЗРЭ.

Нижняя предельная характеристика 2 соответствует началу открывания золотника при определенном усилии регулировочной пру-

104

жины и при минимальном давлении управления p1, составляющем величину 0,15...0,45 МПа. Нижняя предельная характеристика достигается только при малых давлениях настройки. Максимальный расход qmax зависит, как и у клапанов прямого действия, от диаметра

условного прохода.

Статические характеристики напорного клапана прямого и непрямого действия зависят только от его конструктивного исполнения.

Динамические характеристики напорного клапана определяются его конструкцией, положением основного запорно-регулирующего элемента и параметрами гидросистемы.

Качество переходных процессов анализируется по отклику гидроаппарата на ступенчатое входное воздействие. Например, при скачкообразном изменении давления на входе в гидроаппарат в результате изменения расхода в гидросистеме или падения давления управления при включении дополнительного гидрораспределителя.

Быстродействие гидроаппарата зависит от времени переходного процесса, определяемого достижением установленной величины давления. Клапаны с шариковым и коническим ЗРЭ открываются быстрее, чем золотниковые, имеющие положительное перекрытие и большую массу.

Напорные клапаны непрямого действия имеют высокую чувствительность, обусловленную малым постоянным расходом жидкости через вспомогательный клапан. Они обеспечивают более высокую точность поддержания постоянного давления на входе в гидроаппарат.

Устойчивость гидроаппарата зависит от массы ЗРЭ, жесткости пружин, сил трения и гидродинамических сил, наличия в конструкции элементов демпфирования.

Напорный клапан непрямого действия более устойчив, обеспечивает высокую стабильность параметров, бесшумен, выдерживает большое количество циклов.

Напорный клапан непрямого действия может быть использован для дистанционной разгрузки нерегулируемого насоса путем соеди-

105

нения полости p1 со сливом посредством гидрораспределителя

с управлением от электромагнита.

Клапан прямого действия применяется также для блокировки поршня вертикально установленного гидроцилиндра от самопроизвольного опускания поршня.

Редукционные клапаны предназначены для поддержания в отводимых от них потоках рабочей жидкости пониженного постоянного давления. Они применяются, когда от одного источника гидравлической энергии необходимо обеспечить работу нескольких потребителей, работающих при разных давлениях, стабилизированных по величине.

Редукционные клапаны выполняются по схемам прямого (одноступенчатый) и непрямого (двухступенчатый) действия.

Редукционный клапан прямого действия прост, надежен, имеет малые массу и габариты, но не применяется при больших расходах. Конструктивная схема и условное обозначение клапана показаны на

106

Клапан состоит из корпуса 1, в центральное отверстие которого помещен двухпоясковый цилиндрический золотник 3, поджатый пружиной 4 и регулировочным винтом 6, расположенным в крышке 5. В корпусе выполнены две кольцевые расточки, одна из которых связана с входным отверстием, и с пояском золотника образует рабочий кольцевой зазор x, а другая соединена с выходным отверстием.

Давление p1 на входе клапана дросселированием в зазоре понижается до давления p2 на выходе. Давление p2 настраивается посредст-

вом пружины 4 и регулировочного винта 6. Жесткость пружины определяется величиной редуцируемого давления.

Висходном положении золотник пружиной смещен на упор,

арабочий кольцевой зазор максимален и равен x0. При повышении

давления p2 золотник сместится, уменьшая начальный зазор x0 на величину x, соответствующую перемещению золотника, что приведет к падению давления p2. Редукционный клапан поддерживает

давление на выходе постоянным независимо от расхода через клапан. Однако при нулевом расходе клапан закрывается. Жиклер 2 служит для демпфирования золотника при резком изменении давления p2.

Статические характеристики показывают зависимость давления p2 на выходе от расхода при постоянном давлении p1 на входе клапана (рис. 30).

107

Из характеристик следует, что с увеличением расхода клапана редуцируемое давление незначительно уменьшается. На величину понижения давления ∆p влияет диаметр золотника и жесткость

пружины, которая является силовой. Чем больше диаметр и меньше жесткость, тем меньше ∆p. При этом неизбежен рост габаритов

клапана.

Редукционные клапаны прямого действия изготавливаются в двухлинейном и трехлинейном исполнении. В конструктивном трехлинейном исполнении элемент настройки обеспечивает безопасность во вторичной цепи.

На рис. 31 показан редукционный трехлинейный клапан прямого действия.

Рис. 31. Редукционный клапан прямого действия (Rexroth)

В исходной позиции клапан нормально открыт. Жидкость свободно проходит из линии P в линию A. Одновременно жидкость под давлением из линии A через канал 8 подводится в торцовую полость золотника 4 и действует в направлении, противоположном действию усилия пружины 2, жесткость которой регулируется посредством устройства 1. Если усилие от давления в линии A превосходит усилие пружины 2, золотник смещается в рабочую позицию и поддерживает постоянное пониженное давление в выходной линии A.

Увеличение давления в линии A приведет к смещению золотника 4 в направлении сжатия пружины 2. Линия A соединится со

108

к седлу. Давление жидкости на золотник 5 уравновешивается пружиной 4 малой жесткости. Золотник находится на упоре в корпусе 6.

Рабочая жидкость подводится к входному отверстию клапана под давлением p1 и далее через кольцевой зазор x0 , образованный

пояском золотника и кромкой кольцевой проточки в корпусе, направляется к выходному отверстию, где необходимо поддерживать пониженное постоянное давление p2.

Через вспомогательный клапан 3 обеспечивается постоянный расход жидкости 3,310−5 м3/с (2,0 л/мин).

Если давление p2 увеличится или уменьшится, то ЗРЭ 3 изме-

нит положение относительно седла, пропуская соответственно больший или меньший расход на слив через отверстие T. Давление в полости Р3 также изменится. На торцовых поверхностях золотника 5 появится перепад давления, золотник переместится, дросселируя жидкость в кольцевом зазоре x0. Давление p2 примет значение,

предписанное настройкой вспомогательного клапана. Клапан работает как автоматическое устройство, поддерживая редуцированное давление постоянным с некоторой погрешностью, определяемой смещением золотника 5 и жесткостью пружины 4. Так как пружина 4 малой жесткости, погрешность поддержания давления p2 меньше, чем

у клапана прямого действия.

Наличие постоянного дросселя 8 и жиклера 7 обеспечивает плавное перемещение золотника, работу клапана без шума и вибраций.

На рис. 33 показан двухлинейный редукционный клапан непрямого действия. В исходном положении клапан открыт. Жидкость может свободно проходить из линии B основного клапана 5 в линию A. Редуцированное давление в линии A воздействует на нижнюю поверхность основного плунжера 3, через демпфер 4 подается в пружинную камеру 12 и далее через канал 7 – к ЗРЭ (шарику) 11 вспомогательного клапана (пилота) 8. Давление к шарику 11 подводится также через демпфер 1, канал 6, обратный клапан 9 и отверстие

110