авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 16 |

«ПРЕДИСЛОВИЕ Гидравлические и пневматические приводы являются важ нейшими элементами современных транспортно технологических машин и оборудования: автомобилей, подъемно ...»

-- [ Страница 6 ] --

Определим перепад давления на одной щели золотникового распредели теля по следующей формуле:

Dрзол = (pп – Dрн)/2 = (20 – 18,5)/2 = 0,75 МПа.

Приняв, что щель образуется двумя окнами n = 2 шириной b = dзол/2, при ходе золотника x = 1,5 мм определим диаметр золотника из выражения 2 1 Q 1 2bnx 3p 1 2d nx 3pзол, 4 зол 2 зол из которого диаметр золотника 2 2 3 2Q dзол 4 4 4 0,025 м.

5nx 26pзол 0,61 3 2 3 0,0015 2 3 1,0 3 Осевая гидродинамическая сила в одной щели:

0, F1гд 1 222bnx cos 34pзол 1 2 5 0,612 2 5 0,0015 5 0,36 5 0,75 5 106 1 6,63 Н.

Суммарная осевая гидродинамическая сила, действующая на цилиндри ческий золотник, составит Fгд = 2F1гд = 2 6,63 = 13,26 Н.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА 4.1.2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗОЛОТНИКОВЫХ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ Во избежание самопроизвольного переключения двухпозиционные рас пределители без пружинного возврата и распределители с фиксацией золот ника следует монтировать горизонтально, для остальных распределителей горизонтальный монтаж также предпочтителен.

Винты для крепления распределителей типов В и Р (Рн) должны быть изготовлены из сталей с пределом прочности на растяжение не менее 1000 МПа (винты в комплект поставки не входят).

Монтажная поверхность панели для установки распределителей должна иметь параметр шероховатости Ra 1,25 мкм и отклонение от плоскостно сти не более 0,01 мм на длине 100 мм.

При выборе типа электромагнита следует иметь в виду, что если при вклю чении электромагнита по какой либо причине (одновременное включение двух электромагнитов одного и того же распределителя, заклинивание зо лотника и т. п.) якорь не притянется к ярму, электромагнит переменного тока сгорает, а постоянного нет. С этой точки зрения электромагниты посто янного тока надежнее. В то же время максимальная мгновенная величина тягового усилия электромагнитов переменного тока на 20...30% выше сред него значения, поэтому распределители с электромагнитами переменного тока срабатывают более надежно, чем распределители с электромагнитами постоянного тока, тяговое усилие которых постоянно.

Распределители с гидравлическим центрированием (или возвратом) сра батывают более надежно по сравнению с аппаратами пружинного центриро вания (возврата), поскольку переключающее усилие в первом случае может быть значительно большим (зависит от давления управления).

В случае применения двухпозиционных распределителей с пружинным возвратом гидросистему следует проектировать таким образом, чтобы ис ходное положение распределителя соответствовало отводу рабочих органов в безопасную зону во избежание аварии при нарушении работы системы управления (отключение тока, сгорание электромагнита, падение давления в линии управления).

В распределителях с электрогидравлическим управлением, обеспечиваю щих разгрузку насоса в средней позиции золотника, для питания системы управления может использоваться вспомогательный или основной насос;

причем в последнем случае следует установить подпорный клапан, поддер живающий в процессе разгрузки в напорной линии давление, достаточное для надежной работы системы управления.

Для распределителей с управлением от кулачка угол наклона последнего не должен превышать 30° относительно направления движения.

Применение пятилинейных гидрораспределителей часто существенно упрощает гидросистему, обеспечивая возможность, например, раздельной регулировки скорости гидродвигателя при его движении в обе стороны без применения обратных клапанов. При этом конструкция и технология их изготовления не усложняются.

186 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН При наличии подпора в сливной линии резко возрастает усилие, необхо димое для ручного переключения распределителей с «мокрым» якорем (ВЕ6, ВЕ10 и др.), однако это усилие действует лишь на кнопки ручного переклю чения и не препятствует срабатыванию электромагнитов [4].

4.1.3. КРАНОВЫЕ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ В крановых гидрораспределителях изменение направления потока рабо чей жидкости достигается поворотом пробки, имеющей плоскую, цилинд рическую, сферическую или коническую форму. Крановые гидрораспреде лители могут быть двух, трех и многопозиционными, работают в основном от внешнего механического воздействия и применяются при небольших расходах и давлениях рабочей жидкости. В многопозиционном крановом гидрораспреде лителе пробка имеет цилиндрическую форму и может перемещаться в осевом направлении, занимая несколько положений. В каждом из таких положений пробка способна поворачиваться вокруг оси, занимая еще несколько фиксиро ванных положений. Имеются и другие конструктивные решения многопозици онных кранов. Зазор между пробкой и корпусом выбирается таким, чтобы при требуемой герметичности обеспечивалась легкость хода рукоятки при поворо те. Для цилиндрических пробок зазор обычно составляет 0,01...0,02 мм. С це лью уменьшения трения цилиндрические пробки крановых распределителей монтируются на подшипниках качения для замены трения скольжения тре нием качения. В таких распределителях при давлении до 20 МПа момент тре ния не превышает 0,01 Нм, а утечки составляют не более 0,310-3 л/с [2].

Герметичность кранового гидрораспределителя обеспечивается за счет притирки пробки к корпусу крана. В этих гидрораспределителях вследствие износа пробки и корпуса зазор между ними, а следовательно, и утечка рабо чей жидкости с течением времени увеличиваются, что является недостатком кранового распределителя. Этого недостатка нет в крановых гидрораспреде лителях с конической пробкой.

На рис. 4.16 приведена конструкция серийного двухпозиционного кра нового гидрораспределителя типа Г71 с цилиндрической пробкой [3], кото рый состоит из корпуса 3, фланца 5, крышки 1, пробки 2, уплотнения 4, сту пицы 7, рукоятки 8 и шарикового фиксатора 6. В положении пробки кра на, указанном на рис. 4.16, рабочая жидкость через отверстие 17 поступает в камеру 16, из нее через канал 18 в пробке крана (показан пунктиром) — в камеру и далее через отверстие 11 в корпусе — к гидродвигателю или к другому управляемому объекту. Из другой полости гидродвигателя рабочая жидкость поступает через отверстие 9, далее в камеру 10 и через канал 13 в камеру, которая отверстием 15 в корпусе крана соединена со сливом. При повороте пробки крана по часовой стрелке на угол 45° происходит изменение направления потока рабочей жидкости: отверстие 17 через камеру 16 соеди няется с отверстием 9, а отверстие 11 через камеры 10 и 14, а также через канал 13 — с отверстием 15 (со сливом).

Для устранения неуравновешенных сил, действующих на торцевые поверх ности цилиндрической пробки, обе торцевые полости соединяются со сливом 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Крановый распределитель:

а — конструкция;

б — условное обозначение.

1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 5758598 39 7 225229  2 9  8  2 123456789 8738448  3 843 38 428423 843 243 8  3 !558 5258"#38423 5843 243 58 $ #65728 52%8728423 4873 58"#3858 558 $ &65!28728423 4873 !548 5228 4'42858 558 $$ & 2 2583879%658(858 558 '$ "3 388 %873 755 265 58 8 )*+'8)*+'8')*+'8 '* 8,)*+'8,)*+'8',)*+'8 * 8 -)*+'8-)*+'8'-)*+'8 '' 8 #)*+'8#)*+'8'#)*+'8. и находятся под одинаковым давлением. Действующие на пробку боковые уси лия также уравновешены для любых фиксированных положений.

Так, например, в положении пробки, указанном на рис. 4.16, рабочая жидкость от насоса подается к отверстию 17, проходит через канал 18 и да лее к отверстию 11, и, таким образом, в полостях 16 и 12 давление будет одинаковым. В другом положении пробки крана отверстие 17 соединяется с отверстием 9 камерой 16, которая, в свою очередь, каналом 13 в пробке кра на соединяется с камерой 12, что также обеспечивает уравновешенность проб 188 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ки крана при действии боковых сил, создаваемых давлением рабочей жидко сти. Параметры крановых распределителей Г71 21 представлены в табл. 4.5.

На рис. 4.17 показана схема подключения кранового распределителя 3/ в гидросистему с цилиндром Ц одностороннего действия. При расположении пробки распределителя Р в исходной позиции (рис. 4.17а) рабочая полость А цилиндра Ц соединена с напорной полостью и поршень под действием давле ния движется вправо. При этом сливная линия перекрыта. При повороте пробки распределителя в рабочую позицию (рис. 4.17б) полость А цилиндра соединяется со сливной линией и поршень цилиндра под действием силы пружины перемещается влево. При этом напорная линия перекрыта [4].

На рис. 4.18 показана схема подключения кранового распределителя 4/ в гидросистему с гидроцилиндром двухстороннего действия. При нейтраль ном расположении пробки распределителя все проходы перекрыты. При по вороте пробки в рабочую позицию I (рис. 4.18а) рабочая жидкость поступает в полость А цилиндра, а из полости Б поступает через канал распределителя в сливную линию. При повороте пробки распределителя в рабочую пози цию II (рис. 4.18б) рабочая жидкость под давлением поступает в полость Б цилиндра, а из полости А — в сливную линию.

Крановые гидрораспределители используются чаще всего в качестве вспо могательных в золотниковых распределителях с гидравлическим управле нием. В рекомендуемых пределах расходов и давлений, указанных в техни ческой характеристике, крановый распределитель может быть использован и как основной распределитель.

Рис. 4. Схема подключения кранового распределителя 3/2 к гидросистеме Рис. 4. Схема подключения кранового распределителя 4/3 к гидросистеме 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Конструкция крановых распределителей НБГ71 31:

а — конструкция;

б — габаритные присоединительные размеры;

в — типовая схема применения.

Крановые гидрораспределители изменения направления зажима НБГ71 (рис. 4.19а) применяются в гидроприводах зажимных механизмов и состоят из корпуса 3, крана 1, крышек 2 и 4, фиксатора 6, пружины 5 и манжеты 7.

Основные параметры: рном = 20 МПа, Qном = 8 л/мин, утечки не более 100 см3/мин, масса 2,7 кг. Размеры распределителей приведены на рис. 4.19а;

схема применения — на рис. 4.19в. Рабочая жидкость, масло из напорной линии гидросистемы, через обратный клапан, дроссель 1, распределитель 2, клапан усилия зажима 4 с электроконтролем и крановый распределитель поступает в гидроцилиндр 7. Давление зажима контролируется маномет ром 5;

реле давления 3 выдает сигнал об окончании разжима. Надежная фик сация и необходимость применения специального ключа исключают возмож ность случайного поворота крана [12].

4.1.4. КЛАПАННЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ По сравнению с золотниковыми клапанные распределители имеют более высокую герметичность благодаря наличию у них узла «седло — запорно регулирующий элемент». По конструкции запорно регулирующих элемен тов клапанные распределители подразделяются на шариковые и конические, могут быть с ручным, электромагнитным и гидравлическим управлением.

190 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН На рис. 4.20 показаны конструктивные схемы клапанных распределите лей 2/2 с управлением от толкателей. Распределители состоят из корпуса 1, шарикового или конического запорного элемента 2, пружины 4 и толкате ля 3. Корпус имеет две полости: напорную А и рабочую Б. Принцип работы распределителя заключается в следующем. В исходной позиции 1, когда внешнее воздействие на толкатель отсутствует, пружина 4 прижимает за порный элемент 2 к седлу.

Таким образом, полость Б отделена от напорной полости А. Под действи ем внешней силы, действующей на толкатель вниз, запорный элемент от крывается (позиция II), сжимая пружину 4. При снятии усилия с толкателя клапан распределителя немедленно закрывается. При заданном расходе Q диаметр D седла клапана распределителя находят по формуле 4Q D1 2 d2, (4.4) 3v где Q — расход жидкости, м3/с;

v — скорость потока жидкости, м/с, v 5 м/с;

d — диаметр толкателя, м.

Усилие, необходимое для открытия клапана (без учета сил трения), опре делится выражением Р = Р1 + Рпр – Р2 (4.5) или 1( D2 2 d2 ) 1D P 3 p1 4 cx 2 p2, (4.6) 4 где Рпр — сила пружины при предварительной деформации;

р1 — давление со стороны напорной полости;

р2 — давление со стороны рабочей полости;

с — жесткость пружины;

x — предварительная деформация пружины.

На рис. 4.21 показана конструктивная схема клапанного распределите ля 3/2 с гидравлическим управлением [4].

В корпусе 1 распределителя расположены два конических запорных эле мента 2 и 4 и толкатель 3 с осевыми проточными каналами для прохода Рис. 4. Клапанные распределители 2/ с управлением от толкателя:

а — шариковый;

б — конический.

Рис. 4. Клапанный распределитель 3/ с гидравлическим управлением 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА рабочей жидкости. Запорный элемент 4 имеет уплотнительное кольцо 5. Рас пределитель имеет полости: управления А, сливную Б, напорную В, торцо вую Г и рабочую Д, предназначенную для соединения с гидроцилиндром.

Принцип работы распределителя следующий. В исходной позиции I, когда отсутствует гидравлический сигнал управления (полость А соединена со слив ной линией), пружина 6 прижимает запорный элемент 2 к седлу, отсекая напорную полость В и соединяя рабочую полость Д со сливной Б. При подво де рабочей жидкости под давлением в полость А запорный элемент 4 клапа на и толкатель 3 перемещаются под действием давления рабочей жидкости влево (позиция II). Запорный элемент 4 садится на свое седло и отсекает слив ную полость Б, а толкатель принудительно открывает клапан 2, соединяя напорную полость В с рабочей полостью Д.

Клапанные распределители применяют также в быстроразъемных соеди нениях трубопроводов и гибких шлангов, а также в гидрозамках.

4.2. ГИДРОКЛАПАНЫ Гидроклапаном называется гидроаппарат, величина откры тия рабочего проходного сечения которого изменяется под действием прохо дящего через него потока рабочей жидкости. Гидроаппарат, в котором вели чина открытия рабочего проходного сечения не изменяется под действием проходящего потока, называется гидроаппаратом неклапанного действия.

Гидроклапаны бывают регулирующие и направляющие. К регулирующим гидроклапанам относятся в первую очередь клапаны давления, предназна ченные для регулирования давления в потоке рабочей жидкости.

Гидроклапаны можно классифицировать по функциональным призна кам и по характеру воздействия потока на запорно регулирующий элемент.

По функциональным признакам, т. е. по назначению, которое клапаны вы полняют в гидросистеме, различаются:

§ гидроклапаны давления — регулирующие гидроаппараты, предназначен ные для регулирования давления рабочей жидкости (напорные, редук ционные, разности давлений и соотношения давлений в подводимом и отводимом потоках). Эти клапаны предохраняют гидросистему или от дельные ее элементы от воздействия чрезмерных давлений, изменяют давление или поддерживают его на требуемом уровне, обеспечивают раз грузку гидросистемы и т. п.;

§ гидроклапаны, управляющие потоком рабочей жидкости (делители и сум маторы потоков, обратные гидроклапаны, ограничители расхода, гидро замки). Эти клапаны поддерживают заданное соотношение расходов в двух или нескольких параллельных потоках;

пропускают рабочую жид кость в одном или в двух направлениях и т. д.;

§ гидроклапаны, обеспечивающие нужную последовательность включения в работу исполнительных или других механизмов и устройств (клапаны последовательности, выдержки времени).

По характеру воздействия потока на запорно регулирующий элемент гид роклапаны делятся на клапаны прямого и непрямого действия.

192 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН В гидроклапанах прямого действия величина открытия рабочего проход ного сечения изменяется в результате непосредственного воздействия пото ка рабочей жидкости на запорно регулирующий элемент. Увеличение но минального давления при проектировании гидропривода приводит к не допустимому увеличению размеров пружин клапанов прямого действия, а следовательно, и габаритных размеров самих клапанов. Поэтому в гидро приводах с высоким давлением применяют клапаны непрямого действия, представляющие собой совокупность двух клапанов: основного и вспомога тельного. В клапанах непрямого действия рабочее проходное сечение основ ного клапана изменяется в результате воздействия потока рабочей жидко сти на запорно регулирующий элемент вспомогательного клапана.

Любой клапан, включенный в гидросистему, находится под воздействи ем следующих сил: массы подвижных частей клапана и находящейся в нем рабочей жидкости;

сил трения в клапане;

усилия, создаваемого пружиной;

силы давления жидкости на поверхность запорно регулирующего элемента клапана. Под действием этих сил клапан находится в исходном (открытом или закрытом) положении. Если во время работы гидросистемы по каким либо причинам произойдет изменение направления действия равнодействую щей указанных сил, запорно регулирующий элемент клапана переместится и выйдет из исходного положения. В момент начала перемещения этого эле мента возникают новые силы, которых не было при исходном положении клапана: инерции, сила гидродинамического воздействия потока и сила гид равлического сопротивления жидкости, протекающей через клапан. Эти силы зависят от ускорения перемещения запорно регулирующего элемента и от скорости течения жидкости через клапан, т. е. от расхода и от рабочего проходного сечения между запорно регулирующим элементом и седлом (по садочным местом). После подъема запорно регулирующего элемента, при новом равновесии сил и соответствующем этому равновесию перепаде давле ний, этот элемент установится на определенной высоте, пропуская через себя жидкость. Изменение перепада давлений вызывает изменение расхода рабо чей жидкости через клапан и наоборот. При неизменном перепаде давлений изменение расхода соответственно изменит положение запорно регулирую щего элемента. Таким образом, клапаны автоматически реагируют на вся кое изменение режимов работы гидросистемы. Способность клапанов реа гировать на изменение расхода или давления в гидросистеме называется чувствительностью клапана. Клапаны имеют неодинаковую чувствитель ность, а ее роль для клапанов, выполняющих в гидросистемах различные функции, неоднозначна [1].

4.2.1. НАПОРНЫЕ ГИДРОКЛАПАНЫ Напорный гидроклапан — регулирующий гидроаппарат, предназначен ный для ограничения давления в подводимом к нему потоке рабочей жид кости. По назначению эти гидроклапаны делятся на предохранительные, которые ограничивают верхний предел давления в системе, и переливные, предназначенные для поддержания заданного уровня давления путем не прерывного слива рабочей жидкости во время работы.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Принципиальные схемы напорных клапанов прямого действия:

а — шариковый;

б — конусный;

в — плунжерный;

г — тарельчатый;

д — условное обозначение и схема включения напорного клапана прямого действия в гидросистему.

Принцип действия всех напорных клапанов одинаков и основан на урав новешивании силы давления рабочей жидкости, действующей на клапан, усилием пружины или другим противодействующим устройством. Когда дав ление жидкости р превышает заданный уровень рз, запорно регулирующий элемент смещается, открывая проход рабочей жидкости на слив. На рис. 4. представлены наиболее простые схемы напорных клапанов прямого дейст вия с шариковым, конусным, плунжерным или золотниковым и тарельча тым рабочими органами (запорно регулирующими элементами).

Клапан состоит из запорно регулирующего элемента 1 (шарика, конуса и т. д.), пружины 2, натяжение которой можно изменять регулировочным 194 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН винтом 3. Отверстие 4 в корпусе 5 соединяется с гидролинией высокого дав ления, а отверстие 6 — со сливной линией. Часть корпуса, с которой взаимо действует запорно регулирующий элемент клапана, называется седлом (по садочным местом).

Предохранительные клапаны предназначены для предохранения гидро приводов от давлений рабочей жидкости, превышающих установленные.

Предохранительные клапаны относятся к клапанам эпизодического дейст вия, т. е. при нормальных нагрузках гидроприводов они закрыты и открыва ются лишь при давлении рабочей жидкости в гидросистеме, превышающем установленное давление. Основные технические требования к предохранитель ным клапанам: высокая герметичность сопряжения «седло — запорный эле мент» и стабильность давления настройки клапана (±5%) [4].

При установке клапана в гидросистему пружина затягивается так, что бы создаваемое ею давление рк было больше рабочего на 10...20%, т. е.

рк = 1,1...1,2рн. При этом если рнS1 Pпр + Rтр, (4.7) где S1 — поверхность запорного элемента клапана, на которую действует давление жидкости при закрытом клапане;

рн — давление жидкости в гид росистеме;

Рпр — начальная сила натяжения пружины;

Rтр — сила трения в клапане, то запорный элемент клапана прижат к седлу, а линия слива отде лена от гидролинии высокого давления. В этом случае вся рабочая жидкость поступает в гидросистему.

Принцип работы клапана основан на уравновешивании силы давления пружины Рпр, действующей на запорно регулирующий элемент, определяе мой по формуле 1Dу Pпр 2 pн 3 Pтр, (4.8) где Dy — условный проход.

При повышении давления в гидросистеме ро сверх регламентированного рн запорно регулирующий элемент клапана перемещается, преодолевая уси лие пружины;

гидролиния высокого давления соединяется со сливной и вся рабочая жидкость поступает на слив. Клапан открыт, и давление ро называ ется давлением открытия.

В момент начала подъема запорно регулирующего элемента клапана име ет место следующее соотношение:

роS1 Рпр + Ртр + рслS2, (4.9) где рсл — давление рабочей жидкости в сливной гидролинии;

S2 — площадь поверхности, на которую воздействует давление рсл.

Как только запорно регулирующий элемент клапана оторвется от седла, давление жидкости рн перед ним уменьшится, а давление рсл за клапаном возрастает. Одновременно подъем запорно регулирующего элемента клапа на вызывет дополнительное сжатие пружины и увеличение создаваемого ею усилия на DP = cx (с — жесткость пружины, х — деформация пружины, рав ная осевому смещению запорно регулирующего элемента клапана).

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Полное открытие клапана сопровождается его подъемом от седла на высоту Q H2, (4.10) 34 dср sin 5 26pкл где Q — расход рабочей жидкости через открытую щель клапана, м3/с;

m — коэффициент расхода щели;

dср — средний диаметр щели клапана, м;

a — угол наклона щели клапана (конусности), a = 45° для шарикового клапана, a = 30...60° для конического клапана;

Dркл = ро + DрQ – рсл — потеря давле ния на щели клапана, Па;

DрQ — изменение давления в гидролинии при про пускании через клапан расхода Q, Па.

Изменение давления DрQ объясняется изменением усилия пружины при подъеме запорного элемента клапана для пропускания жидкости до величи ны Р1, определяемой выражением P1 = Po + cx. (4.11) Значение DрQ задают или выбирают минимально возможным. При задан ном DpQ можно определить жесткость пружины по выражению 1Dy c 2 3pQ (4.12).

4x При закрытии клапана усилие пружины превышает силу давления жид кости на запорно регулирующий элемент, т. е. рзакрS Ро, где S — площадь затвора, на которую действует давление жидкости.

Площадь затвора при закрытии клапана равна сумме площади сечения ка нала для подвода рабочей жидкости и половины площади уплотняющего поя ска запорно регулирующего элемента и седла и определяется выражением [4] 1Dy 1 1 S2 3 ( D 4 Dy ), (4.13) 4 где D — наружный диаметр уплотняющего пояска, м.

Давление закрытия клапана в этом случае определяется выражением P pзакр 1 о. (4.14) S Разницу между давлениями открытия и закрытия Dргист = ро – рзакр назы вают гистерезисом клапана. На практике стремятся к минимальному значе нию гистерезиса, что достигается уменьшением опорного пояска и уменьше нием сил трения, которые при выводе не учитывались [4].

Под действием новых сил запорно регулирующий элемент клапана опус тится на седло, и, если причина, вызвавшая повышение давления, не будет устранена, процесс повторится. Это приводит к возникновению вибрации запорно регулирующего элемента клапана, сопровождающейся ударами его о седло и колебаниями давления жидкости в гидросистеме. Вибрация и уда ры приводят к износу клапанов и потере ими герметичности. Более других износу подвержены шариковые и конические напорные клапаны. Колеба ния давления в гидросистеме, вызванные неустановившейся работой напор ных клапанов, могут вызвать также и усталостные разрушения труб или 196 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН других устройств. Вибрация и сила удара запорно регулирующего элемента клапана о седло зависят от контролируемого этим клапаном давления, от расхода жидкости и конструктивных параметров самого клапана.

Стабильность работы клапана тем выше, чем меньше значение Dpгист. Гер метичность является одной из основных характеристик предохранительных клапанов и достигается в том случае, если между запорно регулирующим элементом и седлом клапана под действием усилия пружины создается замк нутая линия контакта, а контактное напряжение на опорной поверхности значительно превышает давление рабочей жидкости [4]:

Pо 12 3 pо.

( D 5 Dу ) При открытии клапана часть рабочей жидкости, нагнетаемой насосом, сливается в бак. Если причину, вызвавшую повышение давления в напорной линии, не устранить, то клапан останется открытым или его запорно регу лирующий элемент будет совершать колебательное движение, а давление будет меняться в пределах давлений ркл и рзакр. Устойчивость клапана озна чает отсутствие незатухающих колебаний, приводящих к ударам запорно регулирующего элемента о седло и к его разрушению, а также к значитель ным колебаниям давления во всей напорной линии. Динамика клапана обу словливается ускорением его подвижных частей в переходном режиме.

В момент открытия клапана вследствие инерции его подвижных элементов и трения давление перед клапаном резко возрастает, а сам клапан получает импульс силы и открывается с большим ускорением. При этом сжимается пружина, скорость потока в проходном канале клапана увеличивается, дав ление резко уменьшается. Это вызывает обратное движение запорно регули рующего элемента в сторону седла, что, в свою очередь, вызывает увеличе ние давления и новый подъем клапана. Таким образом, цикл повторяется.

Для устранения таких явлений применяют демпфирующие устройства, соз дающие при движении запорно регулирующего элемента силы сопротивле ния, которые примерно пропорциональны скорости его движения [3].

Вариант такого демпфера приведен на рис. 4.22б, г [3]. Устройство состоит из камеры 7, в которой перемещается плунжер 8. Камера заполнена рабочей жидкостью. Со сливной линией эта камера соединяется калиброванным отвер стием 9 диаметром 0,8...1 мм. При открытии клапана плунжер вытесняет ра бочую жидкость из камеры демпфера. Создаваемое при этом гидравлическое сопротивление, пропорциональное скорости движения плунжера, уменьша ет частоту колебаний, силу удара запорно регулирующего элемента клапана и частично или полностью устраняет его вибрацию. Демпфирующее влияние на клапан оказывают также и силы трения плунжера о направляющие.

Важным параметром напорных гидроклапанов является собственная час тота колебаний подвижных частей клапана. При установке клапана в систе ме для предотвращения возможности возникновения резонансных колеба ний надо соблюдать соотношение wкл wо или Dw = |wкл – wо| = (0,1 – 0,15)wmax, 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА 3 60 c ;

с — суммарная жест где wкл — собственная частота клапана: 1кл 22 m кость пружин;

m — масса подвижных частей;

wо — частота пульсаций давле ния в гидросистеме, определяемая частотой пульсаций насоса и характером работы потребителей.

Для гашения резонансных колебаний подвижных частей напорных кла панов в некоторых случаях используют гидравлические демпферы, погло щающие энергию колебаний. Напорные гидроклапаны устанавливают по возможности ближе к тем агрегатам, для защиты которых они предназначе ны. Для снижения мгновенных пиков давления рекомендуется применять клапаны прямого действия с малой инерцией подвижных частей, так как применение клапанов непрямого действия вследствие их большего запазды вания может привести к недопустимым скачкам давлений.

В настоящее время в промышленности широко используются напорные клапаны типа Г52 1 и БГ52 1. Клапаны работают на минеральном масле с кинематическим коэффициентом вязкости, равным n = 0,01...0,06 м2/с при температуре до 50°С. Рекомендуется использовать масло индустриальное и 30. Эти клапаны рассчитаны на давление от 5 до 20 МПа. Расход рабочей жидкости через клапан определяется его типоразмером и находится в преде лах 0,3...10 л/с.

Предохранительные клапаны прямого действия используются наиболее часто в напорных секциях гидрораспределителей и клапанных блоках и име Рис. 4. Напорный клапан типа Г45:

а — конструкция;

б — варианты применения клапана.

198 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ют небольшие расходы рабочей жидкости при небольшой частоте их работы.

Они получили распространение в клапанных блоках типа У 462.052.000, в гидрораспределителях Р20.15 20, Р25.16 20, Р32.16 20, а также в клапан ных коробках 502 и др.

В лесозаготовительной технике распространение получила модель пре дохранительного клапана прямого действия Г54 2, который имеет расход до 160 л/мин при давлениях 2,5...20 МПа [8].

На рис. 4.23 показана конструкция клапана прямого действия типа Г54 [3].

Клапан состоит из корпуса 3, нижней 1 и верхней 10 крышек, запорно регулирующего элемента — золотника 2, пружины 8, сила натяжения кото рой регулируется винтом 9. Полость 11 клапана соединена с линией высоко го давления, а полость 4 — со сливом. Отверстия 12 в корпусе и 13 в нижней крышке соединяют полость 11 с камерой 14. Если давление в гидросистеме меньше давления, создаваемого пружиной, золотник занимает исходное по ложение (крайнее нижнее положение на рис. 4.23а).

При повышении давления в гидросистеме сверх регламентированного давления золотник, преодолевая усилие пружины, поднимается вверх, по лость 11 соединяется с полостью 4 и весь поток рабочей жидкости поступает на слив. Для демпфирования колебаний золотника отверстие 13 имеет ма лый диаметр 1...2 мм. Утечки из камеры 7 отводятcя на слив через отвер стия 6 и 5 в верхней крышке и в корпусе. Специальное уплотнение исключа ет утечки жидкости через винт 9. Напорный клапан типа Г54 может быть применен в одном из четырех вариантов (рис. 4.23б).

Вариант I соответствует положению крышек, изображенному на рис. 4.23а (основное исполнение). В этом варианте напорный клапан используется как предохранительный (для предохранения гидросистемы или ее отдельных участков от давления, превышающего установленное) или как переливной (для поддерживания заданного давления путем непрерывного слива рабочей жидкости во время работы гидропривода).

Вариант II соответствует положению, когда отверстия 12 и 13 разобще ны, что достигается поворотом нижней крышки на 90°. В этом варианте кла пан может быть использован, например, как разгрузочный: при подаче сиг нала управления в камеру 14 золотник поднимается вверх, а полость соединяется с полостью 4. При таком использовании клапана пружину настраивают на минимальное давление.

Вариант III соответствует положению, когда разобщены друг от друга отверстия 5 и 6, что достигается поворотом на 90° верхней крышки клапана.

Этот вариант соответствует случаю, когда на сливе имеется значительное противодавление и возникает опасность утечек рабочей жидкости через ре гулировочный винт. В этом случае к отверстию 6 подключается дренажная линия гидросистемы.

Вариант IV соответствует случаю, когда обе крышки клапана повернуты на 90° [3].

При конструировании напорных клапанов на большие расходы и давле ния уменьшить размеры пружины и клапана можно, если применить диф ференциальный клапан. Вариант принципиальной схемы такого клапана 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА приведен на рис. 4.24. Плунжер 1 клапа на имеет два пояска диаметрами D и d, на которые воздействует рабочая жидкость.

Благодаря наличию поясков с разны ми диаметрами уменьшается активная площадь запорно регулирующего элемен та клапана, на которую воздействует ра бочая жидкость, и он оказывается частич но разгруженным. Это позволяет умень шить размеры пружины и всего клапана Рис. 4. Принципиальная схема дифференци в целом. Начальная сила натяжения пру ального напорного клапана жины 2 определяется из уравнения 1 3D 3d Pпр 4 р 5.

4 С уменьшением разности площадей поясков хотя и уменьшается усилие пружины, но одновременно уменьшается и соотношение действующих на запорно регулирующий элемент клапана сил давления жидкости и сил тре ния этого элемента о корпус клапана. При определенных соотношениях D и d эти силы могут оказаться соизмеримыми между собой и клапан перестанет работать.

В реальных конструкциях дифференциальных клапанов принимают 1D2 1d2 1 1d 2 3. Недостатком дифференциальных клапанов является скач 4 4 кообразное изменение давления и расхода через клапан в момент его откры тия. Для уменьшения скачка давления ход запорно регулирующего элемента клапана ограничивают величиной x 1 ( D2 2 d2 ) [1].

16D Напорные клапаны типа Г54 выпускаются на расходы Q до 140 л/мин и давления р до 2,5 МПа (исполнение Г54), до 5,0 МПа (исполнение БГ54) и до 10,0 МПа (исполнение ВГ54).

Представителем клапана прямого действия является предохранительный клапан, установленный в системе толкателя машины ЛП 18Г.

Предохранительный клапан прямого действия, работающий с обратны ми клапанами в машине ЛТ 154, выполнен в виде отдельного блока. Эта система предназначена для предохранения элементов стрелы и захвата от перегрузок, которые могут возникнуть при нейтральном положении золот ника распределителя в случае движения трактора с гидрозахватом вперед или назад, при погрузке пачки в период затягивания каната лебедки или при работе отвалом [8].

Большое распространение в лесозаготовительной технике получили мо дели предохранительных клапанов 510.32, 510.20. Их применяют, в частно сти, на машинах ЛП 49А, ЛП 33А [8] (табл. 4.6).

Еще большего уменьшения размеров пружины и всего клапана в целом при одновременном повышении его герметичности можно достичь в клапа нах непрямого действия.

200 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Предохранительные клапаны непрямого действия выполняются с по мощью различных моделей, которые рассмотрены ниже [8].

Гидравлические клапаны типа Г66 3 предназначены для работы в гидро системах стационарных и мобильных машин. Они определяют заданную ве личину давления в потоке рабочей жидкости, обеспечивая свободный про ход ее в обратном направлении. Схемы клапанов и их назначение приведены в табл. 4.7 [8].

Клапаны Г66 3 имеют ряд конструктивных моделей, которые отличают ся по номинальному давлению настройки, условному проходу, способу мон тажа и другим параметрам.

Они рассчитаны на работу с минеральными маслами с кинематическим коэффициентом вязкости, равным n = (0,2...2,0)10–4 м2/с, при температуре 0...70°С. Рекомендуют применять масла Тп 22 (ГОСТ 9972 74), ВНИИ НП (ГОСТ 16728 78), ИГНСп 20 (ТУ 38.101 789 79), Т 22 (ГОСТ 32 74).

1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 57 23 4524398 4  8 98 4 9 99999 99 9 8 6 24647 87686487  7 882 647 8 626824 644  2 9 8  2  4 8 88 !"8 "# 92 6476842868$%28 &'''(#8 &'''(# )2256 8*7+78,748 -##8.## 1 2 3 4 5 6 2 7 89 123456789 9 6 96 9836 6789 9 6 123496789 9 96 9 93   6 16 3456789 2 6559 2 4 5  2 9582 642    52   2      52 84595 647 2 2   2   2764  2 12 2  3456789 2 6559 2 4 5  2 9582 642 58  2 2  2 764   22  52     2   5 845952 647 2 2 2    2 2  764  2 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Гидроклапан давления Г66 3 трубного монтажа с обратным клапаном (рис. 4.25) состоит из корпуса 1, в котором размещены золотник 2 с упорной шайбой, обратный клапан 7 с пружиной 6, закрытые пробкой 8 с уплотни тельным резиновым кольцом 9. На упорную шайбу золотника 2 воздейству ет пружина 4, которая упирается другим концом в подвижный упор регули ровочного винта 5 с контргайкой. Подвижный упор 12 уплотнен резиновым кольцом 13. Снизу полость золотника закрыта пробкой 10 с уплотнитель ным кольцом 11. При работе в последовательном режиме рабочая жидкость поступает к отверстию Р и выходит из отверстия А.

В случае работы в качестве обратного клапана направление потока рабо чей жидкости будет противоположным. В первом случае рабочая жидкость (масло) из полости отверстия Р проходит через канал а под золотник 2 и воз действует на его торцевую плоскость усилием, создаваемым давлением мас ла. С противоположной стороны на золотник действует пружина 4. При пре одолении усилия пружины золотник смещается вверх и открывает проход в полость А. Усилие пружины 4 отрегулировано на величину заданного давле ния винтом 5. На величину заданного давления может также влиять подача рабочей жидкости под давлением через отверстие Y. При подводе в линию А рабочая жидкость отжимает слабую пружину обратного клапана 7 и свобод но проходит в полость Р [8].

Гидроклапан стыкового монтажа отличается конструкцией корпуса и наличием плоскости разъема с уплотнительными кольцами.

Рис. 4. Гидроклапан давления Г66 3 трубного монтажа с обратным клапаном:

а: 1 — корпус, 2 — золотник, 3 — колпачок, 4, 6 — пру жина, 5 — регулировочный винт, 7 — обратный клапан, 8, 10 — пробки, 9, 11, 13 — уплотнительные резиновые кольца, 12 — подвижный упор, 14 — упорная тарелка, 15 — внутренняя пружина;

б — условное обозначение.

202 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Предохранительные гидроклапаны непрямого (двойного) действия МКПВ могут быть выполнены как по схеме без распределителя, так и с распредели телем с электромагнитным управлением.

По сравнению с клапанами прямого действия клапаны непрямого дейст вия обладают следующими преимуществами:

1) перемещение золотника в нижнее положение происходит от воздейст вия «слабой» пружины, натяжение которой выбирается лишь с учетом необ ходимости преодоления сил трения, инерции золотника и сокращения вре мени его возвращения в исходное положение. В реальных конструкциях клапанов непрямого действия пружина создает давление в 0,2...0,3 МПа.

Благодаря этому работа клапана непрямого действия отличается плавно стью и бесшумностью, что нехарактерно для работы клапанов прямого дей ствия;

2) расход рабочей жидкости через капиллярный канал в золотнике, a сле довательно, и расход через шариковый клапан мал и для серийных конст рукций клапанов не превышает 1 л/мин. Таким образом, для шарикового клапана можно применить регулируемую пружину небольших размеров с небольшой жесткостью и малым ходом. Это увеличивает чувствительность клапана непрямого действия;

3) при установившемся режиме из уравнения сил, действующих на клапан, определяется перепад давлений в клапане непрямого действия (рис. 4.25б) [3]:

4( Pпр 1 cx) 2p 3 p1 4 p2 3, 5D где Рпр — начальная сила натяжения нерегулируемой пружины клапана (во время работы клапана вследствие небольших ходов пружины ее натяже ние практически стабильно);

p2 — давление рабочей жидкости перед шари ковым клапаном (в полости Y на рис. 4.25 при малом расходе жидкости че рез капиллярный канал в золотнике это давление во время работы клапана практически остается постоянным);

р1 — давление рабочей жидкости на входе в клапан (в полости Рк);

cx — дополнительное усилие пружины 4, вызванное перемещением золотника 2 (при малых х это усилие мало).

Таким образом, при мало изменяющихся Рпр, сх и р2 давление на входе в клапан непрямого действия поддерживается практически постоянным неза висимо от расхода рабочей жидкости через клапан.

По схеме клапана, изображенного на рис. 4.25б, выпускаются предохра нительные клапаны Г52, которые можно применять при Q до 560 л/мин и р до 20 МПа.

Для оценки работы напорных клапанов служат их характеристики. Од ной из них является статическая характеристика, выражающая зависимость давления рабочей жидкости перед клапаном от расхода, т. е. pн = f(Q). Эту зависимость можно получить как экспериментально, так и теоретически из уравнений сил, действующих на запорно регулирующий элемент клапана:

pнS1 = Рпр + cx + рслS2 + Rтр, (4.15) 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА и расхода рабочей жидкости через клапан:

pн 1 pсл Q 2 34dx 2g, (4.16) где рн и рсл — соответственно давление на входе и на выходе клапана;

S1, S2 — площади клапана, на которые воздействуют давления рн и рсл;

Rтp — сила «сухого» трения;

Рпр — сила начального натяжения пружины;

х — осе вое смещение запорно регулирующего элемента клапана;

d — диаметр за порно регулирующего элемента клапана;

m — коэффициент расхода.

Совместное решение уравнений (4.15) и (4.16) дает следующий результат (без учета противодавления рсл и силы «сухого» трения Rтр):

Pпр cQ pн 1 2, (4.17) S1 S1k pн где k 1 23d.

Величина D = Dp/DQ, определяемая как отношение прироста давления перед клапаном Dр к приросту расхода через клапан DQ, характеризует не стабильность статической характеристики клапанов. На рис. 4.26 приведе ны экспериментальные зависимости рн = f(Q) для напорных клапанов пря мого (Г54 12) и непрямого действий (Г52 12). Из рис. 4.26 видно, что стати ческая характеристика клапана непрямого действия более стабильна, чем у клапанов прямого действия. Это объясняется тем, что пружина 4 (рис. 4.25) клапана непрямого действия имеет значительно меньшую жесткость, чем пружина 8 (рис. 4.23) клапана прямого действия. При этом у обоих клапа нов нестабильность характеристик возрастает с уменьшением давления на стройки пружины напорных клапанов [3].

Рис. 4. Статические характеристики напорных клапанов:

а — прямого действия;

б — непрямого действия.

204 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 4. Примеры схем включения напорных клапанов:

а — в гидросистеме с дроссельным регулированием;

б — для блокировки самопроизволь ного опускания поршня;

в — для обеспечения последовательного включения в работу гидродвигателей.

Напорные клапаны могут быть использованы как предохранительные для защиты гидросистемы от чрезмерного повышения давления, как пере ливные для поддержания в гидросистеме установленного давления, для дис танционной разгрузки гидросистемы или ее отдельных участков от давления, как подпорные для создания противодавления и для обеспечения требуемой последовательности включения в работу исполнительных механизмов.

Примеры схем включения напорных клапанов прямого и непрямого дей ствия приведены на рис. 4.27 [3].

На рис. 4.27а скорость движения поршня гидроцилиндра при рабочем ходе регулируется дросселем 1. Напорный клапан 2 непрямого действия в этой схеме выполняет при рабочем ходе роль переливного. Этот клапан по стоянно включен в работу, через него рабочая жидкость поступает на слив в количестве DQ = Qн – Q: (Q = vS — расход через гидроцилиндр при рабочем ходе, равный расходу через дроссель;

Qн — подача насоса).

Без учета нестабильности работы напорного клапана при рабочем ходе поршня насос развивает постоянное давление, равное давлению настройки переливного клапана, которое не зависит от изменения нагрузки Р. При ре версировании движения, т. е. при холостом ходе со скоростью vx = Qн/S, на порный клапан 2 выполняет функцию предохранительного. Таким образом, различие функций, выполняемых переливным и предохранительным кла панами, заключается лишь в том, что первый включен в работу постоянно, а второй включается периодически и только при повышении давления в гид росистеме сверх установленного давления.

Во время работы машины, оборудованной гидроприводом, возникает не обходимость разгружать гидросистему от давления, понижая его до мини мально возможного уровня (например, при аварийной ситуации). Для этой цели также может быть использован напорный клапан. В схеме на рис. 4.27а для разгрузки гидросистемы достаточно лишь включить в работу распреде литель 3. В этом случае выгодно применение напорных клапанов непрямого 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА действия типа 2БГ52, в конструкции которых имеется двухходовой золот ник с электромагнитным управлением. Применение такого клапана делает гидросистему более компактной и удобной при эксплуатации.

В схеме, изображенной на рис. 4.27б, напорный клапан прямого дейст вия 1 выполняет функции подпорного. Этот клапан исключает самопроиз вольное опускание поршня гидроцилиндра при выключенном приводе. Пру жина клапана должна быть настроена на давление pн 1 2 gGi /S (1 Gi — суммарная масса подвижных частей;

S — эффективная площадь штоковой по лости гидроцилиндра). В положении распределителя, указанном на рис. 4.27б, происходит подъем поршня. Рабочая жидкость в штоковую полость гидро цилиндра поступает через обратный клапан 2.

При другом положении распределителя поток рабочей жидкости из што ковой полости гидроцилиндра сливается в бак через клапан 1, преодолевая усилие его пружины. Обратный клапан 2 в этом случае блокирует штоковую полость от распределителя, а клапан 3 выполняет функцию предохранитель ного [3].

Напорные клапаны могут обеспечивать и последовательное включение в работу нескольких исполнительных механизмов. Такая схема приведена на рис. 4.27б. В одном положении распределителя рабочая жидкость поступает в поршневые полости обоих гидроцилиндров 1 одновременно.

Первым в движение придет поршень того гидроцилиндра, напорный кла пан 2 которого настроен на меньшее давление. После того как поршень этого гидроцилиндра завершит движение, давление в гидросистеме начнет повы шаться. В результате в движение придет поршень второго гидроцилиндра, напорный клапан которого настроен на большее давление. Обратные клапа ны 3 блокируют поток рабочей жидкости в одном направлении и свободно пропускают его в другом. После переключения распределителя в движение придут оба поршня одновременно (при условии равенства сопротивлений движению жидкости в гидросистемах обоих гидроцилиндров и равной на грузке на штоках). В этой схеме клапан 4 выполняет функции предохрани тельного клапана. Пружину этого клапана настраивают на максимальное рабочее давление.

Напорные клапаны являются ответственными элементами гидросистем, и к ним предъявляются высокие требования. Они должны обладать быстро действием, быть надежными в работе и чувствительными к изменению дав ления.

Напорные клапаны прямого действия применяют при сравнительно не больших давлениях (чаще всего менее 10 МПа) и расходах и когда неста бильность давления допустима при работе гидросистемы. Как отмечалось ранее, клапаны прямого действия реагируют на изменение давления быст рее клапанов непрямого действия и предотвращают возникновение резких и больших пиков давления. Эти клапаны обладают и большим быстродействи ем. Поэтому клапаны прямого действия целесообразно применять в качестве предохранительных для сглаживания кратковременных пиков давления, возникающих при ударных нагрузках (например, при падении деревьев или 206 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН при наезде на дорожные препятствия), при быстром и частом реверсирова нии движения исполнительных механизмов и т. д. [3].

Применение в перечисленных случаях напорных клапанов непрямого действия может вызвать возникновение забросов давления в гидросистеме вследствие запаздывания срабатывания основного клапана.

Напорные клапаны, выполняющие функцию переливных клапанов, на ходятся в работе непрерывно. Характеристика этих клапанов оказывает влия ние на работу гидросистемы. Поэтому в качестве переливных рекомендуется применять клапаны непрямого действия, у которых статическая характери стика pн = f(Q) более стабильна.

Предохранительные клапаны должны иметь высокую надежность, под которой понимается безотказность открытия клапана независимо от про должительности пауз между открытиями. Большую надежность в работе имеют шариковые и конусные клапаны. Плунжерные клапаны менее на дежны, поскольку при длительных паузах в их работе может произойти за клинивание плунжера в корпусе клапана мелкими твердыми частицами, со держащимися в рабочей жидкости.

Чувствительность клапанов к изменению давления в гидросистеме зави сит от конструкции клапанов и от трения запорно регулирующего элемента клапана о корпус и оценивается отношением Dр/рн (Dр — превышение давле ния в гидросистеме над рабочим рн). Большей чувствительностью (при мень шем быстродействии) обладают клапаны непрямого действия, пружины ко торых имеют меньшую жесткость.

В гидросистеме напорные клапаны устанавливают как можно ближе к тем гидроагрегатам, для защиты которых они предназначены. При регули ровке пружины предохранительного клапана нужно учитывать, что слив через него рабочей жидкости начинается при давлении более низком, чем давление настройки клапана. Это объясняется тем, что по мере увеличения давления в гидросистеме и приближении его к давлению настройки увели чивается смещение золотника клапана и уменьшается его перекрытие. В ре зультате увеличиваются утечки по за зору между золотником и корпусом клапана, уменьшаются расход жидко сти в гидросистеме и скорость движе ния выходного звена исполнительного механизма.


Характер изменения расхода рабо чей жидкости в гидросистеме от давле ния изображен на рис. 4.28. Из рисун ка видно, что при настройке клапана на давление рк слив рабочей жидкости начинается при давлении р рк. Пру жина напорного клапана должна соз давать давление, превышающее рабочее давление в гидросистеме. Обычно, как Рис. 4. указывалось выше, рк = 1,1...1,2р. Характер изменения Q = f(p) 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Переливные клапаны предназначе ны для поддержания заданного давле ния в напорной линии путем непре рывного слива рабочей жидкости во время работы. Переливные клапаны широко применяют в гидроприводах с дроссельным регулированием. Шари ковые и конические переливные кла паны отличаются от предохранитель ных клапанов лишь характеристикой Рис. 4. пружин. Для обеспечения слива рабо Золотниковый (а) и дифференциальный (б) переливные чей жидкости в большом диапазоне из клапаны прямого действия менения расхода рабочей жидкости не обходимо обеспечить как можно меньшее изменение давления в напорной линии. Для этого используют пружины с возможно меньшей жесткостью.

К переливным клапанам не предъявляют высоких требований к герме тичности, поэтому их запорно регулирующие элементы часто выполняют в виде золотников. На рис. 4.29 показаны конструктивные схемы золотнико вых переливных клапанов прямого действия [4]. Основными элементами пе реливного клапана (рис. 4.29а) являются корпус 1, золотник 2 и цилиндри ческая пружина 3. Клапан на заданное давление регулируют при помощи регулировочного винта 4.

Принцип работы клапана заключается в следующем. При подводе к кла пану рабочей жидкости под давлением золотник 2 под действием разности сил давления и пружины перемещается вверх. При этом образуется рабочее проходное сечение (щель) между острыми кромками цилиндрической рас точки корпуса и золотника.

Чем больше расход рабочей жидкости, поступающей в напорную линию и сливающейся из нее, тем больше величина открытия клапана. При этом изменение давления в напорной линии пропорционально подъему золот ника и жесткости пружины. В качестве переливных клапанов, для кото рых характерно непрерывное движение запорно регулирующего органа, применяются напорные клапаны золотникового типа (рис. 4.29б). Основ ной характеристикой переливного клапана является стабильность поддер живаемого им давления р3. Величина изменения р3 определяется соотно шением c 1 xк – x0 3р3 Sк где с — жесткость пружины;

xо — предварительное поджатие пружины;

xк — конечное поджатие пружины при открытом клапане, зависящее от расхода рабочей жидкости через клапан;

Sк — эффективная площадь, на которую действует давление р3.

Для повышения стабильности таких клапанов необходимо уменьшать жесткость пружины и увеличивать эффективную площадь. Однако увеличе ние площади при высоких давлениях приводит к недопустимому росту габа 208 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ритов клапана. Поэтому в системах с высоким рабочим давлением применя ют напорные гидроклапаны непрямого действия [2].

На рис. 4.29б показана конструктивная схема переливного клапана с диф ференциальным золотником [4]. Клапан состоит из корпуса 1, золотника 2, цилиндрической пружины 3 и регулировочного винта 4. Золотник имеет два цилиндрических пояска разных диаметров d1 и d2. Пружина клапана вос принимает давление рабочей жидкости, действующее на эффективную пло щадь, равную разности площадей торцов золотника. Использование в клапа не дифференциального золотника, работающего по принципу гидравлическо го уравновешивания, позволяет уменьшить размеры пружины. Переливные клапаны в гидроприводах с дроссельным регулированием подключают к на порным линиям параллельно. В сливных линиях переливные клапаны ино гда устанавливают последовательно. В этих случаях они выполняют функ цию подпорных клапанов.

4.2.2. РЕДУКЦИОННЫЕ КЛАПАНЫ Редукционный гидроклапан — регулирующий гидроаппарат, предназна ченный для поддержания постоянного давления в отводимом от него потоке рабочей жидкости при условии р2 р1, где р2 — давление в отводимом пото ке (давление на выходе);

р1 — давление в подводимом потоке (давление на входе).

Редукционные клапаны обычно устанавливают в системах, где от одного насоса работает несколько потребителей с разным значением рабочего давле ния. В этом случае насос рассчитывается на максимальное давление, необхо димое для работы одного из потребителей, а перед другими устанавливают редукционный клапан. Кроме того, эти клапаны являются стабилизаторами рабочего давления, поддерживающими p2 = const при р1 = var. Принципи альная схема редукционного клапана представлена на рис. 4.30.

Если допустить, что силы трения в подвижных элементах малы, уравне ние равновесия для запорно регулирующего элемента такого клапана мож но записать в виде 1d 2 Pпр 3 cx.

p2 (4.18) В гидроприводах применяются два типа редукционных клапанов: посто янного давления и постоянного перепада давления, прямого и непрямого действия.

Первый тип редукционных клапанов (см. рис. 4.31) поддерживает постоянное редуцированное давление на заданном уровне в ответвлении от напорной гидро линии независимо от колебаний давления в подводимом и отводимом потоках рабо чей жидкости. Такие редукционные кла паны применяют в случаях, когда к од Рис. 4. ной гидролинии высокого давления под Схема редукционного клапана ключены несколько исполнительных постоянного давления 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Редукционный клапан типа Г57:

а — конструкция;

б — принципиальная схема;

в — ус ловное обозначение.

механизмов, работающих не одновременно или при различных давлениях, а также когда редуцированное давление должно оставаться постоянным [3].

В случае больших расходов через редукционный клапан с целью умень шения габаритов пружины используют клапаны непрямого действия, в ко торых управление основным запорно регулирующим органом осуществля ется вспомогательным устройством, работающим под действием потока ра бочей жидкости с давлением р2.

Клапан состоит из основного запорно регулирующего элемента — золот ника 1 ступенчатой формы, нагруженного нерегулируемой пружиной 2, имеющей малую жесткость, и вспомогательного запорно регулирующего эле мента 5 в виде шарикового клапана. Силу натяжения пружины 4 шариково го клапана можно изменять регулировочным винтом 3.

В корпусе клапана имеются каналы, соединяющие полости 7 и 8 с выхо дом, а в золотнике 1 — капиллярный канал 9, соединяющий полость 6 с по лостью 8, а через последнюю и с выходом клапана. Если пружина шариково 210 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН го клапана настроена на давление, большее чем давление р1 в напорной гид ролинии, то золотник 1 занимает исходное (крайнее нижнее на рис. 4.31a, б) положение. В этом случае в полостях 6, 7 и 8 будет одинаковое давление, равное р1. При этом полость 10 соединена с полостью 11 и рабочая жидкость свободно протекает через клапан из напорной гидролинии в ответвление.

Редуцирования давления при этом не происходит. При настройке шарико вого клапана на давление p2 p1 он откроется и рабочая жидкость в неболь шом количестве из полости 6 будет поступать на слив. В капиллярном кана ле 9 золотника создается течение рабочей жидкости с потерей в нем давле ния на преодоление гидравлических сопротивлений. В результате этого давление рабочей жидкости в полости 6 снизится и золотник поднимется вверх, уменьшив площадь живого сечения между полостями 10 и 11. Это, в свою очередь, вызовет понижение давления в полостях 11, 8, 7 и 6, опуска ние золотника и увеличение площади живого сечения между полостями 10 и 11. В конечном итоге золотник, совершая колебательные движения, устано вится на определенной высоте, при этом всякое изменение давления в напор ной гидролинии или в ответвлении от нее вызывает ответное перемещение золотника. В результате за счет дросселирования происходит редуцирова ние давления p1, а давление на выходе клапана поддерживается постоян ным. Полость 7 оказывает демпфирующее влияние на золотник, уменьшая его колебания [3].

Без учета силы трения и инерции уравнение равновесия золотника рабо тающего клапана можно записать в следующем виде:

1D2 1D 2 Pпр 2 cx 3 p2.

p3 (4.19) 4 При работе клапана через него протекает рабочая жидкость с расходом p1 1 p Q 2 34dx 2.

Из уравнения (4.19) определяется редуцированное давление 4( Pпр 1 cx) p2 2 p3 1. (4.20) 3D Перепад давлений на золотнике определится выражением 4( Pпр 1 cx) 2p 3 p2 4 p3 3, (4.21) 5D где р3 — давление жидкости в полости 6, которое зависит от давления на стройки пружины шарикового клапана;

Рпр — начальная сила натяжения нерегулируемой пружины (в реальных конструкциях редукционных клапа нов начальная сила натяжения создает давление, равное 0,2...0,3 МПа).

Из формулы (4.21) нетрудно установить, что, если пренебречь усилием сх (это допустимо при мягких пружинах и небольших перемещениях х золот ника), редуцированное давление зависит от давления р3, создаваемого ре гулируемой пружиной шарикового клапана, которое вследствие малого 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА изменения расхода через капиллярный канал 9 (рис. 4.31) остается практиче ски постоянным.

Перепад давлений на золотнике в ос новном зависит от начальной силы на тяжения нерегулируемой пружины 2.

Так как эта сила мала, а сх/Рпр изменя ется незначительно, то работа редук ционного клапана непрямого действия происходит плавно и бесшумно [3].


Редукционные клапаны типа Г57 вы пускаются для расходов до 140 л/мин.

Максимальное давление на входе кла пана составляет 20 МПа. Наименьшее и наибольшее редуцированное давление соответственно будут: 0,3 и 5,0 МПа (ос новное исполнение клапана), 1, и 10,0 МПа (исполнение АГ57), 2,0 и 20,0 МПа (исполнение БГ57) [3].

Рис. 4. Второй тип редукционных клапанов Редукционный клапан:

а — принципиальная схема;

б — условное обеспечивает только установленное со отношение между давлениями на входе обозначение.

и выходе из клапана. В таких клапанах редуцированное давление (на выходе клапана) изменяется с изменением дав ления в напорной гидролинии (на входе клапана).

Редукционный клапан (рис. 4.32а) состоит из запорно регулирующего элемента — дифференциального плунжера 1, прижатого к седлу пружиной 2, сила натяжения которой регулируется винтом 3. Отверстие 4 корпуса соеди няется с гидролинией высокого давления, а отверстие 5 — с гидролинией низкого давления. В исходном положении клапана плунжер прижат к сед лу, а вход клапана отделен от выхода. В этот момент справедливо следующее неравенство:

2 1D2 1 (d1 )2 3 1(d2 ) 4 8 5 p2 4 6 Pпр.

p1 94 4 При повышении давления р1 плунжер поднимается и гидролиния высо кого давления соединяется с гидролинией низкого давления. Если пренеб речь силой трения и инерцией, то для этого случая работы клапана можно записать следующее равенство:

2 1D2 1d1 3 2 1 (d2 )2 4 8 5 p2 7 4 8 6 Pпр 6 cx.

p1 7 (4.22) 94 4 9 Расход жидкости через клапан при этом определяется выражением p1 1 p Q 2 34d1x 2, 212 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН где Рпр — начальная сила натяжения пружины клапана;

х — осевое смеще ние запорно регулирующего элемента клапана.

Из уравнения (4.22) определяется редуцированное давление [3]:

2 1D2 1d1 4 4 P 4 cx p1 4 6 пр p2 9 7 4 8. (4.23) 2 1(d2 )2 7 Таким образом, давление р2 зависит от давления на входе клапана, от начальной силы натяжения и жесткости пружины. В клапане с малой жест костью пружины, настроенной на силу Рпр, при небольших перемещениях х редуцированное давление практически оказывается зависимым только от давления на входе клапана. При этом всегда р2 р1.

Из сопоставления рис. 4.32 и 4.24 нетрудно установить, что рассмотрен ный редукционный клапан напоминает дифференциальный напорный кла пан, который в гидросистеме выполняет функцию переливного, работающе го с противодавлением р2.

Редукционные клапаны работают в диапазоне температуры 10...75°С при кинематическом коэффициенте вязкости масла n = (0,08...3,0)10–4 м2/с.

В табл. 4.8 [8] приведены технические характеристики некоторых типов редукционных клапанов модели Г57 2.

1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 575859 8544398  49 259  8 98  49 9 9 9 9 9 9  9  2 9 8 2 1234567899 9 9 9 9 9 9  49 29369 9 64636789 9 9 9 9 9 9  9 23  4 436  9  9  9  9  9  9  367893  !4964 9 9 9 9 9 9  63645 369"!  #$ 456649 9 9 %9 9 9 %9  5369"! "229&9 '9 '9 '9 9 9 9 '' 1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 57  49 15 2  2 9 9  9 9  1234567859 2 7      79 2 4 6754 56 92 6  1234567852 2 !

439  6 6754  56 2 4 92 6 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Промышленностью серийно выпускаются редукционные клапаны типа КР, работающие на минеральных маслах c кинематическим коэффициентом вязкости, равным (0,1...0,5)10–4 м2/с при температуре до 50°С. Технические характеристики редукционных клапанов типа КР приведена в табл. 4.9 [2].

4.2.3. ОБРАТНЫЕ КЛАПАНЫ Обратный гидроклапан — направляющий гидроаппарат, предназначен ный для пропускания рабочей жидкости только в одном направлении. При изменении направления потока обратный клапан закрывается, прекращая подачу рабочей жидкости в соответствующую гидролинию. Основные требо вания, предъявляемые к обратным клапанам: полная герметичность при за крытом положении и минимальное гидравлическое сопротивление потоку в открытом положении.

Для достижения абсолютной герметичности в закрытом положении при меняют обратные клапаны с двумя, а иногда даже с тремя последовательно соединенными запорно регулирующими элементами. Наибольшую герметич ность имеют обратные клапаны с запорно регулирующими элементами в виде плунжера и конуса.

Пружина обратных клапанов нерегулируемая, ее сила натяжения долж на обеспечивать лишь преодоление сил трения и инерцию, а также быстрое возвращение в исходное положение запорно регулирующего элемента. В гид росистемах, в которых клапан располагается вертикально, могут быть при менены обратные клапаны и без пружины. В этих клапанах возвращение в исходное положение запорно регулирующего элемента осуществляется под действием собственного веса этого элемента.

Обратные клапаны получили широкое распространение в гидросистемах лесозаготовительных машин;

предназначены они для пропуска рабочей жид кости в одном направлении. По своему конструктивному оформлению они могут иметь запорно регулирующие элементы, выполненные в виде шарика или плунжера, которые поджаты пружинами. Кроме того, обратные клапа ны подразделяются по величине расхода и рабочему давлению.

Марки клапанов, используемых в гидроприводах лесозаготовительной техники: 4121.20.90.000 в гидросистемах машин ЛП 19, ЛП 19А;

ГП 5122:

ЛП 17, ЛП 17А;

ГП 5124: ЛП 19, ЛП 19А, ЛП 158;

Г51 25: ЛП 19, ЛП 19А;

М КО20 32: ЛО 30;

531.200.00 в гидросистемах машин ЛП 58, ЛП 49;

531.25.00:

ЛП ЗЗА;

20 2(ГОСТ 21464 76): Л0 15А;

ЛТ 171.09.503...ЛТ 171;

ЛВ 184.10502...

ЛТ 177;

ЛП 33.16.831...ЛП ЗЗА;

КС 3577.84.700 01...КС 3577 [8].

Обратные клапаны могут входить также как конструктивный элемент при совместной работе с дросселями, гидрозамками, регуляторами расхода и другими узлами.

На рис. 4.33 приведены конструкции обратных клапанов типа Г51 с конусным запорным элементом, установленных в гидросистемах машин ЛП 49 и ЛП 30Б [8].

При подводе рабочей жидкости к выходному отверстию 7 запорный ко нический элемент 3 поднимается над седлом 5, преодолевая силу натяжения пружины 4. Рабочая жидкость свободно проходит к выходному отверстию 8.

214 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 4. Обратные клапаны:

а — обратный нерегулируемый капан типа Г гидросистемы машины ЛП 49: 1 — пробка, 2 — кольцо, 3 — запорный конический эле мент клапана, 4 — пружина, 5 — седло клапа на, 6 — корпус, 7 — входное отверстие, 8 — выходное отверстие;

б — обратный клапан гид росистемы машины ЛП 30Б: 1 — корпус, 2 — запорный элемент, 3 — пружина, 4 — пробка, Рис. 4. Поддерживающий клапан типа КДП 5 — кольцо;

в — условное обозначение.

При изменении направления потока рабочей жидкости запорный кониче ский элемент прижат к седлу и блокирует отверстие 7. Условное обозначе ние обратных клапанов в гидросистемах показано на рис. 4.33в.

В гидроприводах обратные клапаны применяют: как подпорные для соз дания нерегулируемого противодавления в сливной гидролинии гидродви гателя;

для блокировки вертикально расположенного поршня от самопроиз вольного опускания при выключенном приводе (рис. 4.27б);

для неуправ ляемого пропуска рабочей жидкости в одном направлении и управляемого в другом (рис. 4.25а и 4.27а);

для исключения утечек рабочей жидкости из гидросистемы при выключенном приводе и т. д. Как конструктивный эле мент обратный клапан включен в конструкцию разделительных панелей типа Г53, напорных клапанов типа Г66, дросселей и регуляторов потока типа ДК и Г55 6, в золотники с гидравлическим управлением, в насосы и гидравличе ские двигатели, в гидрозамки и т. д.

В качестве примера гидроаппарата, в котором обратный клапан сочетает ся с напорным клапаном, рассмотрим поддерживающий клапан типа КДП (рис. 4.34).

Этот клапан предназначен для свободного (с минимальной потерей дав ления) пропускания рабочей жидкости в одном направлении и при установ ленном давлении — в другом. Необходимость применения поддерживающих клапанов возникает в тех случаях, когда на выходе гидродвигателя требует ся создать определенное противодавление (например, для стабилизации сил трения и плавного трогания с места рабочего органа машины, для пре дотвращения самопроизвольного опускания поршня в гидравлических прессах или грузоподъемных машинах и т. д.). Поддерживающие клапаны 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА могут создавать как нерегулируемое (исполнение КДП), так и регулируемое (исполнение КДП Р) противодавление.

Клапан работает следующим образом. В положении распределителя, ука занном на рис. 4.34, рабочая жидкость, поступая к отверстию А клапана, воздействует на шарик 2 и поднимает его. Из клапана рабочая жидкость по дается в штоковую полость гидроцилиндра, поршень которого движется вверх. При переключении распределителя отверстие А соединяется со сли вом. Шарик 2 прижат к своему посадочному месту и блокирует поток до тех пор, пока давление в штоковой полости гидроцилиндра не превысит давле ния, создаваемого пружиной 3. При повышении давления клапан 1, преодо левая усилие пружины, опускается и пропускает поток рабочей жидкости на слив. Поршень движется вниз, причем в штоковой полости поддерживается давление, определенное настройкой пружины клапана. Винт 4 служит для регулировки натяжения пружины.

Поддерживающие клапаны выпускаются на расходы до 160 л/мин и дав ления до 20,0 МПа. Величину противодавления можно изменять в пределах 0,3...1,0 МПа. Другим примером гидроаппарата, аналогичного клапану КДП, может служить гидроклапан Г66, представляющий собой сочетание напор 1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 57 4395 8    8 95 8  4 9 9 9 9  12342564768 9 8 482825687 8 842 6477878327247 824   4888 8 8 8  68 !28 98"8 98"8 98"8 98" #282568778 $748 98%"8 98%"8 98%"8 98%" 2287 22428 &''""8 &'""8 &'%""8 &'(""   4888 '&8 "8 8 % 1742 )4828 $748 &%8 '""8 '&"8 " #25668 64768 !28 %8 %8 %8 % 2288 "8 "*8 '+%8 %'  8 95 8  4 9 9 9 9 9  1742 )4828 $748 %"8 &"8 '',8 %8 #25668 64768 !28 "---"8 8 8 8 !678 647 8784742 )48 8 8 8 18 268 ! 65282 2856638 2248 $8.8.8.8.8 +2'"/  8 95 8  4 9 9 9 9 9  1742 )4828 $748 %"8 &"8 '"8 ("8 (," #25668 64768 !28 "---" !678 647 8784742 )4 18 268 ! 65282 2856638 2248 $8 18+2'"/8 18+2'"/8 18+2'"/8 18'%2'"/(8 18'%2'"/( 216 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ного клапана типа Г54 и обратного клапана с плунжерным рабочим органом.

Клапаны Г66 выпускаются для расходов до 140 л/мин. Этим клапаном мож но создавать противодавление до 2,0 (исполнение Г66), до 5,0 (исполнение БГ66) и до 10,0 МПа (исполнение ВГ 66).

Наибольшее распространение в лесозаготовительной технике, в строи тельных и мобильных машинах получили обратные клапаны моделей 530, 531, Г51 1, Г51 2, 61 и др., технические характеристики которых представ лены в табл. 4.10 [2;

8].

4.3. ЗАМКОВЫЕ УСТРОЙСТВА Разновидностью обратных клапанов является гидрозамок — управляемый обратный клапан с управляющим воздействием на поток рабо чей жидкости. Гидрозамок пропускает рабочую жидкость только в одном направлении при отсутствии управляющего воздействия и в обоих направле ниях — при его наличии.

Гидрозамки в системах гидравлических приводов машин предназначены для жесткой фиксации исполнительных органов, что связано с технологиче ской операцией и вопросами безопасности труда.

По конструктивному исполнению они могут быть одно и двусторонними и выполняются как направляющие гидроклапаны для пропуска рабочей жидкости только в одном направлении без системы управления, а при ее наличии — как в прямом, так и в обратном направлениях.

На рис. 4.35б показан гидрозамок системы гидропривода тяжелого авто грейдера ДЗ 98А [8]. Он состоит из корпуса 7, двух крышек 1, 12, двух шариковых запорных элементов 3, 10, седел клапанов 4, 9, пружин 2, 11, Pиc. 4. Гидрозамки систем гидроприводов лесозаготовительных машин:

а — гидрозамок гидропривода машины ЛП 49: 1 — корпус, 2 — клапан, 3 — уп лотнительное кольцо, 4 — поршень, 5 — угольник, 6 — седло клапана, 7 — пружи на, А — отвод, Р — полоса подвода, У, У1 — полости управления;

б — гидрозамок ав тогрейдера ДЗ 98А: 1, 12 — крышка, 2, 11 — пружина, 3, 10 — шариковый запорный элемент, 4, 9 — седло клапана, 5, 8 — толкатель, 6 — поршень, 7 — корпус, 13 — направляющая втулка, 14 — уплотнительное резиновое кольцо;

в — гидрозамок лесоштабелера ЛТ 33: 1 — штуцер, 2, 8 — уп лотнительное резиновое кольцо, 3 — пружина, 4 — шариковый запорный элемент, 5 — седло, 6 — корпус, 7 — плунжер, 9 — пробка.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА толкателей 5, 8, поршня 6, уплотнительных резиновых колец 14, направ ляющих втулок 13.

При подаче рабочей жидкости в полость А она давит на шариковый за порный элемент 3 и, преодолевая усилие пружины 2, поступает в полость Б и далее в гидроцилиндр. Одновременно рабочая жидкость давит на поршень 6, который, перемещаясь, воздействует на толкатель 8, открывает шариковый запорный элемент клапана 10 и соединяет гидроцилиндр со сливом. При по даче рабочей жидкости в полость В работа аналогична. При установке золот ника в гидрораспределителе в нейтральное положение рабочая жидкость не поступает в полости А и В.

Под действием пружин 2, 11, а также давления в гидроцилиндре шари ковые запорные элементы садятся в седла, плотно перекрывают полости гид роцилиндра и тем самым обеспечивается жесткое положение рабочего орга на машины.

В гидросистеме машины ЛП 18Г используется односторонний гидроза мок, который свободно пропускает поток рабочей жидкости в прямом направ лении. При подаче рабочей жидкости в обратном направлении в полость пре одолевается усилие пружины, отжимается клапан, рабочая жидкость прохо дит в полость и далее в поршневую полость гидроцилиндра. При установке золотника в гидрораспределителе в нейтральное положение рабочая жидкость запирается этим клапаном в полости гидроцилиндра и системе обеспечивает ся жесткая фиксация. На рис. 4.35а, в показана конструкция гидрозамков соответственно валочно трелевочной машины ЛП 49 и лесоштабелера ЛТ 33.

Гидрозамки типа КУ работают на минеральных маслах с кинематиче ским коэффициентом вязкости, равным (0,1...0,6)10–4 м2/с при температу ре до 50°С, номинальном давлении до 32 МПа, давлении управления от 1 до 32 МПа и потере давления при номинальном расходе не более 0,4 МПа. Рас ход рабочей жидкости через гидрозамок зависит от его типоразмера и нахо дится в пределах от 0,7 до 7 л/с.

1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 575  8  8 5  8 9 9  12342564768 9 48 8 78 8 8422  7878 2 64782 6478 8 24  2268  2326  48  88 8 ! "2 64768#2$8 8 8 428  68 %&'''(!8 %&'''(! 8 876682 6478 %!''' %8 %(''' ( )2 8 78*748 " 8!&8 " 8 !& #228+8 %,8 ! -22746823688 .1. 1/(8 ((1&,1,( 218 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Марки гидрозамков (табл. 4.11), установленных в гидроприводах лесо заготовительных машин [8]: У4610.36А на машинах ЛП 19А;

514.12. на ЛП 58, ЛП 49, ЛТ 183, ЛВ 184, ЛВ 185, ЛВ 185 1, ЛВ 186, ЛТ 177;

541.08.00, 541.012.00 на ЛВ 185, ЛО 30, ЛТ 177;

Т 4КУ32/320 на КГ 8А;

КС 3577.83.200 на КС 3577.

4.4. ОГРАНИЧИТЕЛИ РАСХОДА Ограничителем расхода называется клапан, предназначен ный для ограничения расхода в гидросистеме или на каком либо ее участке.

Принципиальная схема ограничителя расхода приведена на рис. 4.36а.

Он состоит из подвижного поршня 3 и нерегулируемой пружины 6, уста новленных внутри корпуса 7. В поршне имеется калиброванное отверстие (нерегулируемый дроссель), а в корпусе — окна 4. В сочетании с поршнем окна 4 представляют собой регулируемый дроссель. В исходном положении пружина стремится передвинуть поршень в крайнее левое положение и от крыть окна 4. При включении ограничителя расхода в гидросистему рабочая жидкость поступает в отверстие 1 и далее проходит через дроссель 2 и окна 4 к отверстию 5. При движении жидкости через ограничитель расхода у дроссе ля 2 создается перепад давления. При увеличении расхода перепад давлений увеличивается и поршень перемещается вправо, частично или полностью пе рекрывая окна 4. Когда расход в гидросистеме уменьшится, перепад давлений также уменьшится и поршень переместится влево, увеличив открытие окон.

Рассматривая дроссель как отверстие в тонкой стенке, расход рабочей жид кости через него можно определить по известной из гидравлики формуле:

1p Q 2 3Sк 2.

Откуда выражение для перепада давления на дросселе имеет вид Q2 2p 3, (4.24) 2Sк где m — коэффициент расхода, равный 0,60...0,62;

Sк — площадь калибро ванного отверстия (дросселя);

Dр — перепад давлений на дросселе.

Рис. 4. Ограничитель расхода:

а — принципиальная схема;

б — зависимость Q = f(Dp).

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Перепад давления на дросселе можно определить из уравнений равнове сия сил, действующих на поршень включенного в работу ограничителя рас хода (без учета сил трения и инерции и считая, что площади на входе и выхо де дросселя одинаковые):

Pпр 1 cx 2p 3 p1 4 p2 3, (4.25) S где р1 и р2 — давление на входе и выходе дросселя;

Рпр — начальное усилие, создаваемое пружиной;

с — жесткость пружины;

х — перемещение поршня;

S — площадь поршня.

Из сопоставления уравнений (4.24) и (4.25) можно записать, что Pпр 1 cx Q2 3p 4 4 22. (4.26) 2Sк 5 S S В реальных конструкциях ограничителей расхода площади поршня S и калиброванного отверстия Sк начальную силу натяжения пружины Рпр и ее жесткость с принимают такими, чтобы для заданного предельного расхода через ограничитель Qo перепад давлений составлял не более 0,5 МПа. Для более плавной работы ограничителя расхода пружина должна быть мягкой, а трение подвижного поршня о стенки корпуса — минимальным.

Ограничитель расхода может быть применен в гидросистемах с дроссель ным регулированием, когда на исполнительный механизм действуют знако переменные или изменяющиеся в широких пределах нагрузки (рис. 4.37) [3].

В такой гидросистеме в момент, когда вектор силы Р совпадает с направ лением движения исполнительного механизма, перепад давлений на ре гулируемом дросселе 4, а следовательно, и расход рабочей жидкости через него воз растает. Это вызывает увеличение скорости движения исполнительного механизма.

В этот момент расход рабочей жидкости че рез напорный клапан 1 уменьшается.

Для ограничения расхода, а следова тельно, и для ограничения скорости дви жения исполнительного механизма в та кой гидросистеме может быть применен ограничитель расхода 2. При возрастании нагрузки Р перепад давлений на дроссе ле 4 и расход рабочей жидкости через него возрастают. Это соответствует левой части кривой графика Q = f(Dp) на рис. 4.36б. Ко гда расход рабочей жидкости в гидросисте ме достигает предельного Qо, ограниченно го допускаемой скоростью рабочего хода Рис. 4. Схема включения исполнительного механизма vр = Q о/S, ограничителя расхода:



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 16 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.