Напорные гидроклапаны
Напорные гидроклапаны предназначены для ограничения
давления в подводимых к ним потоках рабочей жидкости. На рис.6.1 приведены
принципиальные схемы напорных клапанов прямого действия с шариковым, конусным,
плунжерным и тарельчатым запорно-регулирующими элементами. Для охлаждения рабочей жидкости рекомендуют использовать теплообменники разного типа, для того что б она не утратила своих свойств.

Рис.6.1. Принципиальные схемы напорных клапанов с
запорно-регулирующими элементами:
а - с шариковым; б - с конусным; в - с золотниковым; г - с тарельчатым.
Клапан состоит из запорно-регулирующего элемента 1 (шарика,
конуса и т.д.), пружины 2, натяжение которой можно изменять регулировочным
винтом 3. Отверстие 5 корпуса 4 соединяется с линией высокого давления, а
отверстие 6 - со сливной линией. Часть корпуса, с которой запорно-регулирующий
элемент клапана приходит в соприкосновение, называется седлом (посадочным
местом).
При установке клапана в гидросистему пружина 2
настраивается так, чтобы создаваемое ею давление было больше рабочего, тогда
запорно-регулирующий элемент будет прижат к седлу, а линия слива будет отделена
от линии высоко давления. При повышении давления в подводимом потоке сверх
регламентированного запорно-регулирующий элемент клапана перемещается вверх,
преодолевая усилие пружины, рабочее проходное сечение клапана открывается, и
гидролиния высокого давления соединяется со сливной. Вся рабочая жидкость идет
через клапан на слив. Как только давление в напорной гидролинии упадет, клапан
закроется, и если причина, вызвавшая повышение давления не будет устранена,
процесс повторится.
Возникает вибрация запорно-регулирующего элемента,
сопровождаемая ударами о седло и колебаниями давления в системе. Вибрация и
удары могут служить причиной износа и потери герметичности клапанов.
Для уменьшения силы удара и частоты колебаний клапана о
седло применяют специальные гидравлические демпферы (рис.6.1, б, г). Устройство
состоит из камеры 7, в которой перемещается плунжер 8. Камера заполнена
жидкостью. С линией слива эта камера соединяется тонким калибровочным
отверстием 9 диаметром 0,8…1 мм. При открывании клапана плунжер вытесняет
жидкость из камеры демпфера. Создаваемое при этом гидравлическое сопротивление,
пропорциональное скорости движения плунжера, уменьшает частоту колебаний, силу
удара запорно- регулирующего элемента и частично устраняет его вибрацию.
Достоинство клапанов прямого действия - высокое
быстродействие. Недостаток - увеличение размеров при повышении рабочего
давления, а также нестабильность работы.
При конструировании напорных клапанов их габарит и массу
можно уменьшить, если применить дифференциальные клапаны или клапаны непрямого
действия.
Дифференциальный
клапан (рис.6.2) состоит из плунжера 1, который имеет два пояска диаметрами D и
d, на которые воздействует жидкость.

Рис.6.2. Принципиальная схема дифференциального клапана
Благодаря наличию поясков с разными диаметрами уменьшается
активная площадь запорно-регулирующего элемента клапана, на которую воздействует
жидкость, и он оказывается частично разгруженным. Это позволяет уменьшить
размеры пружины и всего клапана в целом. Начальная сила натяжения пружины 2
определяется из уравнения

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 трения этого
элемента о корпус клапана. При определенных соотношениях D и d эти силы могут
оказаться несоизмеримы между собой и клапан перестанет работать. Поэтому в
реальных конструкциях дифференциальных клапанов принимают следующее
соотношение:

Недостатком дифференциальных клапанов является
скачкообразное изменение давления и расхода через клапан в момент его открытия.
Поэтому величину хода запорно-регулирующего элемента клапана ограничивают
величиной

Еще большего уменьшения размеров пружины и всего клапан в
целом при одновременном повышении его герметичности можно достигнуть в клапанах
непрямого действия (рис.6.3).

Рис.6.3. Напорный клапан непрямого действия:
а - принципиальная схема; б - условное обозначение
Клапан состоит из основного запорно-регулирующего элемента
- золотника 1 ступенчатой формы; нерегулируемой пружины 2 и вспомогательного
запорно-регулирующего элемента 3 в виде шарикового клапана прямого действия.
Усилие пружины 4 шарикового клапана регулируется винтом 5. Каналами в корпусе
клапана полости 7 и 8 соединены с гидролинией 10 высокого давления. Полость 6
соединена с полостью 8 капиллярным каналом 9 в золотнике. Пружины шарикового
клапана 3 настраивается на давление PК (на 10…20% больше
максимального рабочего в гидросистеме).
Если при работе машины давление в гидросистеме PН
< PК, шариковый клапан закрыт, в полостях 6, 7, 8 устанавливается
одинаковое давление PН, золотник 1 под воздействием пружины 2
занимает крайнее нижнее положение, а гидролиния высокого давления 10 отделена
от гидролинии слива 11 (положение клапана соответствует изображенному на
рис.6.3). Изменение давление в гидросистеме вызывает изменения давления в
полостях 6, 7, 8 клапана. В тот момент, когда давление P Н
превысит PК, шариковый клапан 3 откроется и через него
жидкость в небольшом количестве начнет поступать на слив. В капиллярном канале
золотника создается течение жидкости с потерей давления на преодоление
гидравлических сопротивлений. Вследствие этого давление жидкости в полости 6
станет меньше давления в полостях 7 и 8. Под действием образовавшегося перепада
давлений золотник 1 переместится вверх, сжимая пружину и соединяя линию 10 с
линией 11. Рабочая жидкость будет поступать на слив, и перегрузки гидросистемы
не произойдет. Однако как только линия высокого давления соединится со сливом,
давление жидкости в гидросистеме уменьшится до PН < PК,
шариковый клапан закроется и течение жидкости по капиллярному каналу
прекратится. Давление в полостях 6, 7 и 8 выровняется и под воздействием
пружины 2 золотник возвратится в исходное положение, снова отделив линию
высокого давления от слива. Если причина, вызвавшая повышение давления в
гидросистеме, не будет устранена, процесс повторится и золотник в конечном
итоге установится на определенной высоте, при которой давление в гидросистеме
будет поддерживаться постоянным.
Когда клапан находится в работе, золотник совершает
колебательные движения. Уменьшению колебаний золотника способствует полость 7,
оказывающая на него демпфирующее влияние.
Для разгрузки системы или какого-либо ее участка клапаны
непрямого действия могут управляться дистанционно. Для этого полость 6 посредством
канала 12 и крана 13 необходимо соединить со сливом. В результате давление в
полости 6 резко упадет, золотник 1 поднимется вверх, а линия высокого давления
10 соединится со сливом 11.
По сравнению с клапанами прямого действия клапаны непрямого
действия обладают рядом преимуществ: 1. Плавность и бесшумность работы. 2.
Повышенная чувствительность. 3. Давление на входе в клапан поддерживается
постоянным и не зависит от расхода рабочей жидкости через клапан.
--->