Предметы:
- Подпружиненный обратный клапан
- Подпружиненный предохранительный клапан прямого действия.
- Рассчитать необходимое давление пружины предохранительного клапана
- Клапан сброса давления непрямого действия
- Редукционный клапан
- Клапан последовательности
Подпружиненный обратный клапан:
Клапан сброса давления защищает гидравлический контур от избыточного давления. Клапан сброса давления также называют клапаном ограничения давления или предохранительным клапаном. Без этого клапана давление в системе может подняться слишком высоко, что приведет к протечкам уплотнений или выходу из строя компонентов.
Самый простой вариант – подпружиненный обратный клапан, который показан на следующем рисунке. В качестве примера использован масляный насос с фильтром и системой защиты двигателя внутреннего сгорания. Масляный насос приводится в движение коленчатым валом. Как только давление масла превышает давление пружины на шарик обратного клапана, создается отверстие, и масло течет обратно в резервуар. Этот тип защиты от давления встречается в системах смазки, где максимальное давление масла не может превышать примерно 5 бар.
Помимо подпружиненного обратного клапана, в гидравлике мы также часто встречаем клапаны сброса давления прямого и непрямого действия.
Подпружиненный предохранительный клапан прямого действия:
Обратный клапан прямого действия очень похож на подпружиненный обратный клапан, описанный выше. Однако отличиями и преимуществами предохранительного клапана прямого действия являются:
- относительно простая и дешевая конструкция;
- быстрая реакция на скачки давления и колебания в системе;
- седельные клапаны герметичны.
На двух изображениях ниже показаны схемы подпружиненного обратного клапана с символом (слева) и чертежом компонента (справа).
Клапан сброса давления в стандартной комплектации закрыт пружиной; прохождение жидкости невозможно. На схеме мы видим пружину со стрелкой: это означает, что пружина регулируется вручную. На изображении справа мы видим винт, с помощью которого можно натянуть пружину. Чем дальше вкручивается винт, тем больше становится давление открытия.
Когда давление жидкости достигает заданного давления, оно толкает конический плунжер внутрь, преодолевая силу пружины. Создается отверстие, через которое жидкость может поступать непосредственно в обратку. Давление на стороне насоса (красная линия) больше не увеличивается.
Недостатком предохранительного клапана прямого действия является то, что всегда имеется внутренняя утечка.
Рассчитайте необходимое усилие пружины предохранительного клапана:
Следующий расчет дает представление о том, какая сила пружины требуется, чтобы удерживать клапан закрытым при определенном давлении. Мы используем следующие данные:
- регулируемое давление (p) = 10 бар (равно 1.000.000 XNUMX XNUMX Па);
- проход клапана = 25 мм.
Усилие, которое должна обеспечить пружина, довольно велико. При более высоких давлениях требуется конструкция с тяжелой пружиной.
Альтернативой является клапан сброса давления непрямого действия или клапан сброса давления с пилотным управлением.
Клапан сброса давления непрямого действия:
В предыдущем параграфе показано, что усилие пружины предохранительного клапана прямого действия должно быть не менее 491 Н, чтобы удерживать клапан закрытым при давлении 10 бар.
Это делает клапан сброса давления прямого действия непригодным для гидравлических систем, работающих при более высоких давлениях (>100 бар) и большом объемном расходе. Чтобы избежать тяжелых пружинных конструкций, в системах с высоким рабочим давлением используется клапан сброса давления непрямого действия. В клапане сброса давления непрямого действия давление жидкости находится по обе стороны от основного клапана, поэтому пружину можно сделать меньше. На трех изображениях ниже показан принципиальный принцип работы клапана регулирования давления этого типа. Клапан сброса давления непрямого действия содержит два клапана, каждый из которых в исходном положении закрыт собственной пружиной:
- пилотный клапан;
- главный клапан.
Давление в системе от гидронасоса подается непосредственно к нижней части клапана регулирования давления и достигает пилотного клапана (1) через сужение в линии подачи и главного клапана (2). Пока давление в системе не превышает давление, установленное пилотным клапаном, оба клапана остаются закрытыми (изображение А). Когда давление поднимается слишком высоко, например, когда цилиндр достиг своего конечного упора, давление жидкости толкает регулирующий клапан (1) внутрь, противодействуя давлению пружины (изображение B). Теперь масло течет через дроссельную заслонку и открытый регулирующий клапан через обратный канал в резервуар.
Дроссельное регулирование вызывает разницу давлений на главном клапане даже при низком объемном расходе. Эта разница давлений заставляет главный клапан открываться против силы пружины (изображение C). Таким образом, вся производительность насоса может быть сброшена в резервуар через главный клапан.
Редукционный клапан:
Задача редукционного клапана – снизить давление в гидросистеме или только в части системы до заданного значения и поддерживать его постоянным.
На следующей схеме показан символ редукционного клапана на линии давления между регулирующим клапаном и цилиндром. Символ чем-то похож на символ предохранительного клапана.
Редукционный клапан пропускает давление жидкости до тех пор, пока давление не достигнет заданного значения. Таким образом, цилиндром можно управлять без каких-либо проблем.
При достижении заданного давления редукционный клапан перекрывает подачу и первоначально поддерживает постоянное давление. Если давление на стороне цилиндра увеличивается дальше, клапан снижает (уменьшает) это давление, сбрасывая его в обратку.
На трех диаграммах ниже показан принцип работы редукционного клапана в трех ситуациях. Для удобства показана только часть схемы: гидронасос, предохранительный клапан и т.п. из-за размеров опущены. Шток поршня на рис. B и C также был укорочен из-за размера изображения.
- А. Редукционный клапан находится в покое. Жидкость из гидронасоса не ослабевает и поступает в соединение А цилиндра;
- Б. Поршень в цилиндре достиг конечного упора. Давление в питающей магистрали возрастает. Управляющий плунжер в редукционном клапане перекрывает подачу от регулирующего клапана в цилиндр. Давление в цилиндре поддерживается постоянным (желтый);
- C. По мере увеличения нагрузки на конец штока поршня это будет влиять на давление жидкости в цилиндре. Управляющий плунжер перемещается еще дальше вверх из-за увеличения давления внизу. Это открывает обратный канал и позволяет жидкости течь из цилиндра в резервуар.
После падения давления жидкости процесс происходит в обратном направлении: при падении давления плунжер перекрывает обратный канал и сохраняет давление постоянным, после чего плунжер перемещается дальше вниз и происходит очередное повышение давления. Давление, при котором должен срабатывать редукционный клапан, можно регулировать вручную, поворачивая винт дальше или дальше.
Клапан последовательности:
Например, с помощью клапана последовательности можно управлять двумя цилиндрами в последовательности, желаемой производителем. Порядок подачи не может контролироваться во время работы; первым будет двигаться самый легкий нагруженный цилиндр.
На изображении ниже левый цилиндр будет выброшен первым. Как только он достигает конечного упора, давление в красной линии подачи возрастает. Клапан последовательности открывается при определенном заданном давлении. После преодоления силы пружины в клапане последовательности жидкость перетекает в правый цилиндр, после чего он приводится в движение. Последовательный клапан по сути представляет собой предохранительный клапан со встроенным обратным клапаном. Обратный клапан открывается, когда регулирующий клапан переключает подачу на соединение В баллона и обратную на соединение А.
Связанная страница:
