Регулирующие гидроаппараты

Общий термин «клапан давления» относится к аппаратам, предназначенным для регулирования давления рабочей жидкости.

Напорный клапан регулирует «до себя», редукционный клапан — «после себя». Клапан разности давлений поддерживает заданную разность давлений в подводимом и отводимом потоках или в одном из этих потоков и постороннем потоке, клапан соотношения давлений — то же, но не разность, а заданное отношение давлений.

Отличие переливного напорного клапана от предохранительного состоит в том, что это клапан постоянного действия, поддерживающий заданное давление жидкости, тогда как предохранительный клапан — эпизодического действия и предназначен для ограничения давления. Наиболее простой из предохранительных клапанов — шариковый или конусный (рис. 13.6, а) с постоянным или регулируемым усилием сжатия пружины. Это клапан прямого действия (давление жидкости действует непосредственно на запорный элемент). Схема более сложного, но и более совершенного предохранительного клапана представлена на рис. 13.6, б.

Пока давление в системе не преодолеет усилие пружины 3, золотник 1пружиной 2удерживается в крайнем левом положении, перекрывая выход рабочей жидкости на слив. При повышении давления в системе шариковый клапан 4открывается, и рабочая жидкость из полости Ипо каналу Ксливается. Давление в полости Истановится меньшим, чем в полостях Г и Е. Золотник перемещается вправо, соединяя линию давления со сливной линией. С падением давления в гидросистеме ниже того, на которое настроена пружина 1,золотник возвращается в исходное положение. При помощи дистанционного управления предохранительным клапаном можно снижать давление жидкости в гидросистеме. Для этого к полости И присоединяют линию управления.

Описанный клапан имеет следующие особенности, позволяющие применять его при высоких давлениях:

1) в закрытом клапане золотник гидравлически уравновешен, а в открытом пружина 2 воспринимает лишь давление жидкости, действующее на хвостовик золотника;

2) клапан непрямого действия (давление жидкости действует на вспомогательный клапан 4,управляющий перемещением запорного элемента 1);

3) для демпфирования колебаний имеется дроссель Ж.

Если от одного источника питается несколько потребителей с разными давлениями, то для регулирования давления применяют редукционные клапаны (рис. 13.6, в). Клапан поддерживает заданное давление р_вых жидкости на выходе с помощью пружины 1, уравновешивающей это давление на плунжер 2.Для постоянства р_вых необходимо, чтобы усилие пружины не менялось. Это условие практически соблюдается, если длина пружины по сравнению с ее линейной деформацией была достаточно большой.

Клапаны соотношения расходов предназначены для поддержания заданного соотношения расходов рабочей жидкости в двух или нескольких параллельных потоках (рис. 13.6, г)«после себя» (делитель потока) или «до себя» (сумматор потока). Применяемые в этих клапанах дроссели выполняются как в нерегулируемом, так и в настраиваемом вариантах.

Дроссель — местное гидравлическое сопротивление на пути течения жидкости для регулирования расхода жидкости частичным сбросом ее в сливную линию или для создания необходимого перепада давления. По принципу действия различают дроссели вязкостного и инерционного сопротивлений. В первых перепад давления определяется в основном сопротивлением дроссельного канала значительной длины, во вторых — вихреобразованием при внезапном расширении потока.

Инерционным сопротивлением (не зависящим от вязкости и, следовательно, от температуры жидкости) обладает диафрагма с круглым отверстием (рис. 13.6, д). Во избежание засорения линии диаметр отверстия не должен быть слишком малым Увеличение сопротивления осуществляется установкой пакета шайб (рис. 13.6, е) или введением в отверстие дроссельной иглы (рис. 13.6, ж). Тонкая настройка диафрагменного дросселя достигается тем, что на цилиндрической части перекрывной иглы выполнены прямоугольные или угловые канавки с постоянным или переменным сечением по ходу иглы (рис. 13.6, з). Подбором профиля канавок можно изменять характеристику дросселя Dр = f (Q).

На рис. 13.6, и показан дроссель по схеме b с автоматическим изменением сопротивления. Если между полостями А и В нет перепада давления, втулка 3и стакан 4фиксируются в нейтральном положении пружинами 1 и 5. При действии перепада давления усилие на торец золотника 2возрастает, он перемещается вправо, и площадь дросселирующих щелей Буменьшается. При движении рабочей жидкости в обратном направлении золотник вместе со втулкой 3перемещается в крайнее левое положение, полностью открывая проход. Если такой дроссель присоединен штуцером 6к гидравлическому домкрату, то в случае неисправности в маслопроводе дроссель играет роль гидрозамка. Возникновение максимального перепада давления между полостями Аи Вприводит к мгновенному перекрытию дроссельных канавок, что фиксирует положение домкрата и обеспечивает его опускание с «ползучей» скоростью.

Регулятор потока (рис. 13.6, к)поддерживает заданный расход жидкости вне зависимости от перепада давлений в подводимом и отводимом потоках. Будучи установленным на входе или выходе гидродвигателя, такой регулятор обеспечивает ему постоянную скорость независимо от изменения нагрузки. Он представляет собой комбинацию редукционного клапана (см. рис. 13.6, в) сдросселем.

Настройкой пружины 1задается почти постоянная разность давлений по торцам плунжера 2 и, следовательно, почти постоянный перепад давления Dр_др в дросселе 3.Поскольку редукционный клапан и дроссель включены последовательно, то

р_вх — р_вых = Dр_щ + Dр_др,

откуда видим, что перепад давления в щели клапана Dр_щ устанавливается в зависимости от (р_вх — р_вых).Расход жидкости Qрегулируется дросселем, а плунжер клапана автоматически перемещается в положение, при котором заданный перепад давления Dр_щ соответствует заданному расходу Q.

Дросселирующий распределитель (рис. 13.6, л)предназначен для изменения расхода и направления потока жидкости в нескольких линиях одновременно в соответствии с изменением положения управляющего органа (например, струйной трубки).