8.5. Клапаны

В гидравлических системах сельскохозяйственных предпри­ятий широко применяют предохранительные, переливные, на­порные, редукционные и обратные клапаны (рис. 8.14). Их изго­товляют с запирающими (подвижными) элементами — шарико­выми, коническими и золотниковыми.

Предохранительные клапаны служат для автоматического ог­раничения давления. Нормально закрытый клапан открывается, когда давление в системе возрастает до значения, на которое клапан отрегулирован. Для поддержания заданного давления в системе этого открытия достаточно. Когда давление падает ниже заданного, клапан закрывается.

В системах, в которых не происходит частых и длительных перегрузок, применяют шариковые клапаны. Их рассчитывают на небольшие расходы. Они малочувствительны к загрязнению, и не требуется их точная подгонка к седлу. Характерный шум — шариковые клапаны вибрируют при работе.

Конические клапаны надежнее, чем шариковые, центриру­ются в седле, имеют меньшие утечки, но также подвержены вибрации. Для их подгонки к седлу требуется притирка. При течении жидкости через щель открытого клапана дав­ление в суженном сечении понижается, причем величина его зависит от расхода.

269

На рис. 8.15 показан двухпозиционный обратный клапан. В корпусе 12 с двумя входными 3, 7 и одним выходным 5 патрубком установлен П-образный затвор 11 с двумя створками 2, 6, шарнирно закрепленными в корпусе 12 на оси 13, с возможностью свободного поворота под действием рабочей среды повышенного давления, протекающей через один из входных патрубков с одновременным перекрытием другого входного патрубка.

В корпусе 12 клапана между створками 2 и 6 установлена «хлопающая» пластинчатая пружина 4, на которой закреплена призма 10 с подпятниками по обе стороны пружины.

В створках 2 и 6 затвора 11 закреплены регулируемые штифты

9 и 14, упирающиеся своими хвостовиками в подпятники при­змы 10.

На периферийной части створок 2 и 6 вмонтированы кольце­вые уплотнения 1 и 8.

Двухпозиционный обратный клапан работает следующим об­разом. Когда в одном из входных патрубков давление более высокое, чем в другом, под действием потока среды на соответ­ствующую створку затвора 11 последний поворачивается на оси 13, освобождает входной патрубок и, перекрывая противополож­ный, обеспечивает проход среды повышенного давления в вы­ходной патрубок 5.

270

Рис. 8.15. Двухпозиционный обратный клапан:

1, 8— кольцевые уплотнения; 2, 6— створки; 3, 7—входные патрубки; 4— пластичная пружина; 5 — выходной патрубок; 9, 14 — регулируемые штиф­ты; 10 — призма; // — П-образный затвор; 12 — корпус; 13 — ось

При повышении давления в другом патрубке процесс пере­ключения происходит в обратном порядке.

8.6. Типовые схемы и расчет объемных гидроприводов. Гидравлические системы управления и регулирования

Схемы. Принципиальные схемы гидроприводов с различными типами циркуляции жидкости приведены на рис. 8.16. Различ­ные виды гидроприводов различаются характером движения вы­ходного звена.

На рис. 8.1б,а показан гидропривод с разомкнутой циркуля­цией жидкости. Через распределитель насос засасывает жидкость из бака и нагнетает ее в гидродвигатель. Жидкость направляется из гидродвигателя через другой кран распределителя и сливается в бак. Предохранительный клапан отрегулирован на предельно 271

Рис. 8.16. Схема гидропривода с разо­мкнутой (а) и замкнутой (б) циркуляцией жидкости:

а: 1 — цилиндр; 2 — дроссельный клапан; 3 — распределитель; 4 — предохранительный клапан;

5— бак; и—запорный клапан; 7—насос; 8— двигатель; 9— бак; и 7 — регулируемый насос;

2 — регулируемый гндрг.мотор; 3 — предохрани­тельные клапаны; 4 — вспомогательный насос;

5 — переливной клапан; 6 — обратный клапан

допустимое давление и предохраняет систему гидропривода с приводящим двигателем от перегрузок.

Схема гидропривода вращательного движения с замкнутой циркуляцией жидкости показана на рис. 8.16, б. Регулируемый насос / имеет реверс подачи, регулируемый гидромотор 2 с реверсом вращения. Предохранительные клапаны 3 защищают гидролинии А и Б от чрезмерно высоких давлений. Система подпитки, состоящая из вспомогательного насоса 4, переливного клапана 5 и двух обратных клапанов б, предохраняет гидролинии А и Б от чрезмерно низких давлений.

В самоходных машинах применяют гидроприводы в нераз­дельном исполнении. В них насос, гидромоторы и гидроаппара­тура расположены в общем корпусе и образуют компактную гидротрансмиссию, способную бесступенчато изменять частоту вращения ведомого вала и удобную для автоматизации управле­ния приводимой в действие машины. В таких трансмиссиях, заменяющих ступенчатые коробки передач, используют, как пра­вило, регулируемые аксиально-поршневые гидромашины.

Расчет. При расчете и проектировании гидроприводов руко­водствуются тем, что номинальное давление должно соответство­вать ГОСТ 12445 и МН 3610, номинальная частота вращения — ГОСТ 12446, нормальные диаметры труб и плунжеров — ГОСТ 12447, присоединительные резьбы — ГОСТ 12853, рабочие объе­мы насосов и гидродвигателей — ГОСТ 13824, конструкции и основные параметры гидроцилиндров — МН 22П, МН 2255,

272

конструкции и основные параметры трубопроводов и их соеди­нений — МН 73 и т. д.

Давление р на выходе из насоса назначают в зависимости от величины требуемого рабочего усилия и области применения гидропривода.

После установления давления на выходе из насоса по требуе­мому усилию на штоке поршня гидроцилиндра или по величине крутящего момента на валу гидромотора определяют диаметр гидроцилиндра или рабочий объем гидромотора.

Тогда рабочее давление (Па)

p=(P/n)k,

где Р—усилие на штоке гидроцилиндра, Н; П— площадь поперечного сечения поршня, м²; k — коэффициент запаса, учитывающий гидросопротивление в сис­теме, в уплотнениях, а также динамические нагрузки: k = 1,15...1,30.

Следовательно, диаметр гидроцилиндра (м) D=^Pk/(np).

Далее по скорости движения выходного звена или частоте вращения насоса устанавливают расход жидкости или подачу насоса, причем объемные потери учитывают введением коэффи­циента запаса k = 1,15...1,20:

Q = fivk,

где И — площадь поршня гидроцилиндра, м²; v — скорость движения поршня, м/с.

Далее приведены расчетные зависимости для определения ос­новных параметров гидропривода. Подача насоса (м/с)

Q = 0гЛу,

где бг — теоретическая подача насоса, м^/с; т|у — объемный коэффициент полез­ного действия насоса.

Удельная подача:

поршневого насоса одностороннего действия

9= Пп5:

где Пп — площадь поршня, м²; S— ход поршня, м;

шестеренного насоса с внешним зацеплением q = п1)н2тЬ,

где dh — диаметр начальной окружности, м; те — модуль зацепления, м; b — ширина шестерен, м.

273

Для пластинчатого насоса:

одиночного действия

q = 2eb(2nr — Sz),

где е — эксцентриситет осей статора и ротора, м; Ь — ширина ротора, м; г — радиус статора, м; 5 — толщина пластин, м; г — число пластин;

двойного действия

,=2[бл(^-^)-^А],

где Ra и Ru — большой и малый радиусы внутренней расточки в статоре, м; а — угол наклона лопаток к радиальному направлению, град (а=13°).

Для радиально-поршневого насоса

q =(п^/4)2ег,

где d— диаметр поршня, м; е — эксцентриситет осей статора и ротора, м; г— число поршней.

Для аксиально-поршневого насоса

q^fnd^Wsj,

где d — диаметр поршня, м; D — диаметр цилиндрового блока, м; г — число поршней; j — угол наклона диска к оси ротора, град.

Для винтового насоса

где Он — диаметр окружности выступов ведомого винта и диаметр окружности впадин ведущего винта, м.

Допустимую высоту всасывания hyc рассчитывают из условия бескавитационного режима

2

Авс < Авак - ^ - А, вс — hn,

где Авак — вакуумметрическая высота, м; hs вс — суммарные потери на всасыва­нии, м; hn — высота, соответствующая давлению насыщенного пара, м, Ал = Рп/pg, Рп — давление насыщенного пара жидкости. Па.

Утечки жидкости через кольцевую концентричную щель

„ ^v<^ -ч.

12vp/

где d — внутренний диаметр щели, м; v — кинематическая вязкость, м^с; р — 274

плотность жидкости, кг/м ; / — длина щели, м; 8 — зазор щели, м; Др — перепад давления. Па.

Задачи. При решении задач исходные данные для каждого конкретного слу­чая берут из табл. 8.1. и рис. 8.17.