11.3 Гідроклапани. Призначення, основні види

Гідроклапан – це гідроапарат, в якому ступінь відкриття прохідного перерізу (положення запірно-регульованого елемента) змінюється під дією тиску робочої рідини, що проходить через нього.

Гідроклапани бувають регульовані і напрямні. До регулювальних належать клапани тиску, призначені для регулювання тиску в потоці робочої рідини. З них найбільш широко застосовують напірні і редукційні клапани.

Напірні гідроклапани поділяють на запобіжні, які захищають систему від тиску, що перевищує допустимий, і переливні, призначені для підтримування заданого рівня тиску шляхом безперервного зливу робочої рідини під час роботи.

Основні елементи кулькового напірного клапана показані на рис. 11.4.

Рисунок 11.4 – Схема запобіжного клапана	Рисунок 11.5 – Принцип дії напірного клапана

Принцип дії усіх напірних клапанів однаковий і базується на врівноваженні сили тиску робочої рідини, що діє на клапан, зусиллям пружини (рис. 11.5).

Сила тиску пружини Fпр врівноважується силою тиску рідини Fт, що діє на запірний елемент. За умови Fпр = Fт – клапан закритий. Сила тиску Fт визначається з умови

Fт = р ,

(11.2)

де р - тиск рідини в системі; d_y – діаметр сідла клапана (умовного проходу рідини).

Коли тиск рідини в системі перевищить заданий, то

F_пр< F_т, запірно-регулювальний елемент клапана зміщується вгору і відкриває прохід робочої рідини на злив.

Редукційні клапани призначені для підтримування у потоці, що відводиться, стабільного тиску р₂, більш низького, ніж тиск р₁ у потоці, що підводиться. Їх застосовують при живленні від одного насоса декількох споживачів, які потребують різні тиски.

Напрямні (зворотні) клапани пропускають рідину лише в одному заданому напрямку.

11.4 Гідравлічні дроселі

Гідродросель – це регулювальний гідроапарат, що являє собою спеціальний місцевий опір, призначений для зміни тиску в потоці робочої рідини. Його основне призначення – встановити зв'язок між витратою рідини, що пропускається, та перепадом тиску до і після дроселя. Дроселі поділяють на регульовані і нерегульовані. Регульовані дроселі (умовне позначення показано на рис. 11.6) широко використовують в гідроприводі для регулювання швидкості руху вихідної ланки гідродвигуна.

Рисунок 11.6 – Умовне позначення регульованого дроселя	Рисунок 11.7 – Схема голкового дроселя

У системах гідроавтоматики поширені голкові, щілинні та гвинтові дроселі. Схема голкового дроселя наведена на рис. 11.7. Зміна площі прохідного перерізу дроселя досягається за рахунок осьового переміщення голки.

Витрату рідини через дросель будь-якої конструкції визначають за формулою

Q_др = S _др , (11.3)

де – коефіцієнт витрати дроселя, для голкових дроселів μ = 0,75 – 0,8; S_др – площа прохідного перерізу дроселя;

△р = р₁– р₂ – різниця тисків на дроселі; ρ – густина рідини.

Залежно різниці тисків від швидкості V руху рідини дроселі поділяють на ламінарні і турбулентні.

1 Ламінарні дроселі – це капілярні (l/d >>20) канали з малим прохідним перерізом і великою довжиною. В цих дроселях рух рідини ламінарний. Різниця тисків прямо пропорціональна швидкості руху рідини ( ~ ). Її визначають за формулою Пуазейля

, (11.4)

де – довжина і діаметр канала; – густина; – витрата рідини; – коефіцієнт кінематичної в’язкості.

2 Турбулентні дроселі - це шайби або втулки (отвори в пластині). Режим руху рідини в цих дроселях турбулентний. При цьому різниця тисків пропорціональна квадрату швидкості ~ _. Різниця тисків в цих дроселях не залежить від в’язкості рідини.