МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Пензенский технологический институт,

филиал Пензенского Государственного университета

СИСТЕМА Кафедра ТОРП

ДИСТАНЦИОННОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

Аппаратура регулирования давления гидросистем станков

(методическое пособие для лабораторных работ)

Кулаков В.Г.

Пенза 2003 г.

Содержание

Введение 4

Лабораторная работа № 1 «Предохранительно-перелевные клапаны» 5

Контрольные вопросы 12

Лабораторная работа №2 «Гидроклапоны давления типа Г54-2» 14

Контрольные вопросы 17

Лабораторная работа №3 «Редукционные клапаны» 19

Контрольные вопросы 21

Введение

Для регулирования параметров потока жидкости, таких как давление, расход, а также для коммутации элементов гидросистемы, применяют различную аппаратуру.

По основному назначению вся аппаратура, применяемая в гидросистемах станков, делится на следующие типы.

1. Аппаратуру регулирования давления.

2. Аппаратуру регулирования и стабилизации скорости рабочего органа.

3. Аппаратуру распределения потоков жидкости.

4. Вспомогательною аппаратуру.

В данном методическом пособии поставлена цель – изучить назначение конструкции, принцип работы и методику проектного расчета типовой регулирующей гидроаппаратуры. Методическое пособие содержит четыре лабораторных работы выполняемые по принципиально общему плану.

1. Изучить назначение, конструкцию, принцип работы и методику проектного расчета гидроаппарата.

2. Выполнить конструктивную схему гидроаппарата и кратко описать принцип его работы.

3. На основе анализа типовых схем применения гидроаппарата установить его функциональное назначение.

4. Ответить (письменно) на контрольные вопросы.

5. Подготовить отчет о выполненной работе.

Указания к оформлению отчета

При подготовке отчета о выполненной работе следует придерживаться следующей последовательности изложения материала.

1. Название и цель работы

2. Задание (индивидуальное)

3. Назначение, состав и принцип работы гидроаппарата

4. Ответы на контрольные вопросы

Все необходимые схемы или эскизы допускаются представлять в виде ксерокопий.

Лабораторная работа № 1 «Предохранительно-перелевные клапаны»

Для регулирования давления в гидросистеме применяют клапаны: предохранительные, переливные и редукционные.

Назначение предохранительного клапана - не допускать повышения давления сверх заданного. Для таких клапанов герметичность обязательна, поскольку они должны срабатывать только при повышении давления. Предохранительные клапаны преимущественно используются в схемах с объемным регулированием скорости.

Переливные клапаны поддерживают давление на входе в клапан постоянным вследствие непрерывного слива некоторого количества масла в бак. Такие клапаны не требуют герметичности; они находят применение при всех видах дроссельного регулирования.

Редукционные клапаны служат для понижения давления масла на выходе из клапана и поддерживают пониженное давление постоянным.

В качестве примера рассмотрим работу предохранительного клапана шарикового типа, установленного в гидросистеме с объемным регулированием скорости движения рабочего органа (рис. 1). Системами с объемным регулированием называются такие, в которых скорость движения рабочего органа настраивается за счет изменения производительность насоса.

В исходном состоянии клапан 5 закрыт и насос 2 приспосабливается к рабочей нагрузке.

Механизм срабатывания клапана состоит в следующем: при внезапном увеличении давления в гидросистеме свыше давления , на которое отрегулирована пружина клапана 5, он открывается, происходит слив масла через клапан в бак. Насос и вся гидросистема несколько разгружается от перегрузки. Однако этого давления оказывается недостаточно для полного открывания клапана, т.к. с увеличением щели открытия клапана, увеличивается усилие пружины и для полного открытия клапана 5 необходимо более высокое давление , т.е. уже нагруженная система испытывает дополнительные перегрузки, определяемые жесткостью пружины клапана 5.

Рис. 1. Гидросистема с объемным регулированием скорости

1 – бак, 2 – насос, 3 – гидроцилиндр,4 – золотник,

5 – предохранительный клапан.

Изменение усилия пружины, действующей на шарик, связано с его перемещением зависимостью:

,

где - жесткость пружины, кг/мм,

и - соответственно максимальное и минимальное смещение шарика;

- минимальное давление, при котором начинается слив масла в бак;

- давление, при котором происходит полный слив ;

- площадь диаметрального сечения клапана;

- усилие предварительного натяжения пружины.

Допустим, что клапан полностью откроется, тогда давление в напорной магистрали резко упадет и сжатая до 45…50 кг пружина резко опустит шарик в седло. Произойдет удар. Давление снова возрастает, клапан снова открывается. Давление падает, клапан закрывается. Таким образом, клапан будет работать в вибрационном режиме, следствием которого является повышенный шум, колебание давления в гидросистеме, разбивка седла клапана, нарушение герметичности и т.д. Кроме этого, из-за одностороннего истечения масла через клапан, наблюдается прижим шарика при его посадке к одной из сторон седла, следствием которого также является разбивка седла и утечки масла.

Исходя из условия неразрывности потока жидкости и условия равновесия клапана, определим его основные характеристики: диаметр трубы , через которую происходит слив масла и усилие пружины по следующим исходным данным:

л/мин; м/с; мПа;

мм; Н.

Из расчета видно, что данный клапан имеет достаточно сильную пружину. Применение такой пружины предопределяет следующие основные недостатки клапана:

1. Большие габариты,

2. Невозможность использования клапана для работы на больших давлениях и расходах,

3. Невозможность точной тарировки и регулировки пружины,

4. Малая чувствительность клапана,

5. Неустойчивая работа клапана, т.к. величина открытия щели зависит от характеристики пружины.

Подобные же недостатки присущи не только предохранительным клапанам шарикового типа, но также и клапанам плунжерного или поршневого типов. Этих недостатков лишены конструкции переливных клапанов дифференциального типа.

Клапан дифференциального типа (рис.2) состоит из 2-х клапанов; клапана 1 поршневого типа и клапана 2 шарикового типа.

Рис. 2. Схема переливного клапана типа Г52

1 – плунжер, 2 – шарик, 3, 4 – пружина, 5 – демпфер.

Конструкции этих клапанов нормализованы. Принцип работы клапана заключается в следующем: в исходном положении (при ) клапан 1 под действием пружины 4 (оттарированной на усилие кг) закрыт и масло из расточки «a» в расточку «б» не проходит. При создании давления в гидросистеме масло поступает под нижний и под верхний торцы клапана 1. Но так как площади торцев равны, то клапан 1 под действием пружины 4 находятся в равновесии, в закрытом состоянии.

При увеличении давления в гидросистеме до значения , на которое настраивается шариковый (управляющий) клапан, он открывается и масло из полости сливается в бак. При этом давление масла в этой полости резко падает, так как расход масла через шариковый клапан значительно больше притока масла через демпферное отверстие д клапана 1.

За счет сопротивления демпфера 5 в полостях клапана , , создается перепад давления: МПа. При этом равновесие клапана 1 нарушается, клапан смещается вверх и соединяет между собой расточки «а» и «б», открывая выход маслу из гидросистемы в бак. В результате давление в гидросистеме снижается до нужной величины. Для гашения собственных колебаний клапана 1, обеспечения плавности и устойчивости его работы в клапане предусмотрено демпферное отверстие д.