Гідравлічні дроселя, регулятори потоку рідини
Гідродросель є регулюючий гідроапарат, призначений для підтримки заданого витрати робочої рідини в гідролінії в залежності від перепаду тиску на дроселі.
По конструкції запірно-регулюючих елементів дроселі полразделяют на золотникові і кранові, по можливості регулювання величини робочого прохідного перетину (витрати через дросель) - на нерегульовані (рис. 5.14) і регульовані (рис. 5.15), по конфігурації робочого прохідного перетину - на щілинні і пластинчасті.
Для зміни площі прохідного перетину регульованого золотникового дроселя, в якому робоче прохідний перетин (щілину) створюється крайками розточення корпусу 1 і золотника 2, необхідно переміщати золотник в осьовому напрямку. У крановому регульованому дроселі, в якому робоче прохідний перетин створюється між расточкой корпусу 1 і вузькою щілиною, виконаної в підлогою крані 3, регулювання витрати здійснюється поворотом крана про ту чи іншу сторону.Расход через дросель Qдр м3 / с, при інших рівних умовах залежить не тільки від площі робочого прохідного перетину дроселя, а й від перепаду тиску рідини:
З формули випливає, що чим менше перепад тисків, тим менше витрата і навпаки. Так як перепад тисків залежить від навантаження, яка додається до вихідного ланці гідродвигуна, то при змінному навантаженні не можна отримати постійну витрату за допомогою тільки одного дроселя і, отже, стабільну швидкість вихідної ланки гідродвигуна. Тому в гідроприводах з дросельним регулюванням застосовують регулятори потоку, до складу яких крім регульованих дроселів входять редукційні гідроклапани.
Гідравлічні клапана.
Зворотні клапани призначені для вільного пропускання робочої рідини в одному напрямку і для перекриття руху рідини в зворотному напрямку. Зворотний клапан конструктивно подібний запобіжного клапана з тією лише різницею, що в ньому застосовується пружина з малим зусиллям, призначена лише для подолання сил тертя при посадці запірного елемента на сідло.
Установка в гідроприводі машини зворотного клапана виключає самовільне опускання робочого обладнання під дією зовнішнього навантаження, а також при випадковому включенні гід рораспределітеля. Зворотні клапани застосовуються також: в схемах, що складаються з декількох насосів, з насоса і гідропневмо-акумулятора для виключення взаємного впливу при їх одночасним-тимчасової роботи; в блоках фільтрації, що встановлюються в реверсивних гідролінії, для забезпечення руху рідини через фільтр тільки в одному напрямку; в гідроприводах із замкнутою циркуляцією як підживлювальні клапани. Зворотні клапани бувають з кульковими і конусними запірними елементами.
Зворотний клапан з конусним запірним елементом (рис. 5.9) складається з корпусу 2, конічного клапана 3, циліндричної пружини 4, сідла 5 і кришки 1с кільцем ущільнювача 6.
При підведенні робочої рідини в порожнину А клапан 3 відходить від сідла 5 і забезпечує рух рідини в порожнину Б і далі в гідролінію. При зворотному напрямку потоку робочої рідини клапан 3 під дією тиску рідини і зусилля пружини щільно притискається до сідла і перекриває прохід рідини в порожнину А.
На корпусах зворотних клапанів наносять стрілку, що вказує напрямок руху робочої рідини через клапан. На дорожньо-будівельної техніки найбільшого поширення набули зворотні клапани з умовним проходом 16, 20, 25 і 32 мм, параметри яких наведені в табл. 5.6.
Напірним клапаном називають клапан тиску, призначений для автоматичного обмеження тиску в підводиться до нього потоці робочої рідини. За призначенням вони поділяються на запобіжні та переливні.
Запобіжні клапани служать для запобігання гідроприводів від тисків робочої рідини, що перевищують встановлені. Вони відносяться до клапанів епізодичної дії. По конструкції запірно-ре-гулірующіх елементів запобіжні клапани поділяють на кулькові, конічні і золотникові (рис. 5.10).
Принцип роботи запобіжного клапана заснований на зрівноважуванні силою пружини сили тиску Рдав на запірно-ре гулірующій елемент, яка визначається без урахування сил тертя по формулі
Кулькові запобіжні клапани застосовуються для невисоких тисків і малих витрат в системах з різким спрацьовуванням гідроклапана. Перевагою кулькових клапанів є мала чутливість до забруднення робочої рідини, а недоліком -вібрація в процесі перепуску рідини, що створює характерний шум.
Конічні гідроклапани надійніше в експлуатації, ніж кулькові, краще центруються в сідлі, мають незначні витоки, але також схильні до вібрації, яка усувається демпфуванням.
Запобіжні клапани, призначені для тривалого і частого перепуску робочої рідини, частіше роблять золотниковими. Вони працюють надійно, без вібрації і шуму.
У конструктивній схемі запобіжного клапана непрямої дії (рис. 5.11) в корпусі 1 крім основного конічного клапана 2 є допоміжний кульковий клапан 4 з пружиною 5. Для зменшення зусилля пружини 3 основного клапана порожнину Г з'єднана через дросель Б з напірної (вхідний) порожниною Л. тиск настроювання клапана 4 регулюється гвинтом 6. Порожнина Д каналом Е з'єднана із зливною (вихідний) порожниною Ж.
Принцип роботи клапана полягає в наступному. На основний клапан 2 діють сила пружини Р пр і сила тиску Р2 в порожнині Г, які притискають клапан 2 до сідла корпусу.
Цей клапан закритий до тих пір, поки закритий допоміжний клапан 4 і виконується умова РПР + Р2> Р1. При тиску робочої рідини в порожнині А більше допустимого збільшується сила Р2 в порожнині Г. При цьому відкривається кульковий клапан 4 і робоча рідина з порожнини Г надходить через клапан 4 в порожнину Д і по каналу Е в зливну порожнину Ж. Тиск в порожнині Г зменшується і під дією сили тиску P1 клапан 2 зміщується вправо, відкриваючи прохід робочої рідини в зливну порожнину Ж. клапан 2 може розвантажуватися також дистанційно. Для цього достатньо з'єднати канал В із зливною лінією за допомогою вентиля.
Запобіжні клапани непрямої дії мають свої параметри, наведені в табл. 5.7.
Переливні клапани призначені для підтримки заданого тиску в напірної лінії шляхом безперервного перепуску робочої рідини в зливну лінію при різких змінах навантажень, т. Е. Це запобіжний клапан для тривалого перепуску робочої рідини.
Принцип роботи переливного клапана прямої дії (рис. 5.12, а) полягає в наступному. При підведенні до клапану робочої рідини під тиском, що перевищує тиск, на яке клапан відрегульований, золотник 2 під дією різниці сил тиску робочої рідини і пружини переміщається вгору. При цьому утворюється робоче прохідний перетин (щілину) між гострими крайками циліндричної розточення корпусу і золотника. Чим більше витрата робочої рідини, що надходить (зливається) з напірної лінії, тим більше величина відкриття клапана. При цьому зміна тиску в напірної лінії пропорційно підйому золотника і жорсткості пружини.
У переливному клапані з диференціальним золотником (рис. 5.12,6) золотник має два циліндричних паска різних діаметрів d1 і d2. Пружина клапана сприймає тиск рідини на ефективну площу, рівну різниці площ торців золотника. Використання в клапані диференціального золотннка, що працює за принципом гідравлічного зрівноважування, дозволяє зменшити розміри пружини. Як і запобіжні, переливні клапани підключають до. Напірним лініях паралельно. У зливних лініях переливні клапани іноді встановлюють послідовно. У цих випадках вони виконують функцію підпірних клапанів.
Редукційним клапаном називають клапан тиску, призначений для підтримки тиску в відводиться від нього потоці робочої рідини більш низького, ніж тиск в підводиться потоці. Редукційні клапани застосовують в гідроприводах, в яких від одного джерела харчуються кілька споживачів, які працюють при різних тисках.
При роботі клапана (рис. 5.13) робоча рідина під тиском p1 підводиться в порожнину А, а потім дросселируется через робоче прохідний перетин Б клапана. Внаслідок цього тиск на виході клапана р2 (редукционное тиск) в порожнині В знижується і підтримується в заданих межах. При підвищенні редукционного тиску понад розрахунковий золотник 2 клапана автоматично переміщається вправо, стискаючи пружину 3. При цьому робоче прохідний перетин (дросселирующие щілину) Б зменшиться, гідравлічне опір збільшиться і тиск знизиться до розрахункового значення. При зниженні редукционного тиску нижче розрахункового значення золотник переміститься вліво під дією пружини 3. При цьому робоче прохідний перетин збільшиться, гідравлічне опір зменшиться і тиск збільшиться до розрахункового значення.
Редукційні клапани з регулятором типу Г52-2 виготовляють ь трьох виконаннях за величиною тиску (без індексу - від 0,3 до 6,3 МПа. З індексом «А» - від 1 до 10 МПа, з індексом «Б» - від 2 до 19 МПа), в двох виконаннях по приєднанню (без індексу - різьбове, з індексом «П» - стикове), чотирьох умовних проходів (10, 16, 20 і 32 мм).
Гальмівні клапани (табл. 5.8) застосовують в приводах механізмів опускання вантажу кранів, пневмоколісного ходу екскаваторів, навантажувачів та інших будівельних і дорожніх машин для виключення протівообгонного швидкісного режиму при дії навантажень, напрямок яких збігається з напрямком обертання двигуна.
Гальмівний клапан, встановлений в лініях управління механізмами підйому (опускання) вантажу і стріли і Телескопірую-вання стріли крана КС-4571 (рис. 5.16), працює в такий спосіб. При підйомі вантажу (стріли) або висунення стріли крана робоча рідина по напірної лінії (від насоса) подається в канал Л корпусу 6 клапана.
Долаючи опір пружини 4 і віджавши зворотний клапан 5, робоча рідина вільно проходить в канал В і далі до виконавчих механізмів крана. Одночасно частина рідини потрапляє в порожнину золотника 16, проходить по каналу в цьому золотнику і заповнює простір, займане пружиною 10, переміщаючи золотник вліво.
При опусканні вантажу (стріли) або втягуванні стріли робоча рідина під тиском по напірної лінії підводиться одночасно в канали Б і В. Рідина, яка надходить в канал Б, допомагає пружині 4 піджати зворотний клапан 5 і водночас притискає золотник 17 до кришки 2. Інформація, що надходить в канал в робоча рідина долає опір пружини 10 і, переміщаючи золотник 16, відкриває доступ рідини з каналу Б навколо фаски золотника 16 в канал Д. Плавність опускання вантажу (стріли) або втягування стріли забезпечується конусної робочої фаскою золотника 16. Золотник 17, калібровані отвори у втулці 7 і кришці 2 (в каналі В) служать для гасіння автоколивань золотника 16. Тиск, при якому відкривається доступ рідини з каналу Б в канал Д, регулюється гвинтом 14.
Підживлювальні клапани призначені для компенсації неминучих витоків робочої рідини і виключення розриву суцільного потоку, що викликає явище кавітації в підвідних гідролінії гидромоторов. За своїм конструктивним виконанням і принципу дії підживлювальні клапани подібні зворотних клапанів (рис. 5.9).
Клапани мають наскрізні отвори, одне з яких з'єднується з робочим відведенням до гідродвигуна, а інше - із зливною гідролінією. Таке виконання викликано тим, що підживлювальні клапани зазвичай застосовуються в поєднанні з іншими типами клапанів (запобіжними або переливними). В цьому випадку підживлюючий клапан встановлюють між корпусом Гідророзпод-подільника і встановленим під ним іншим клапаном. Якщо клапан застосовують окремо, тоді отвори закривають зверху пластиною з ущільненнями.
Підживлювальні клапани з умовними проходами 16, 20 і 32 мм розраховані на номінальний потік 25, 63 і 100 дм3 / хв. Тиск, ТФІ якому клапан починає відкриватися, становить 0,038. 0,087 МПа.