94. Аппаратура управления давлением; назначение, принципы действия. Основные конструктивные схемы аппаратов. Варианты их установки и использования в гидро-пневмоприводах станков.

Аппаратура регулирования давления предназначается: для ограниче­ния давления в любом месте трубопровода гидросистемы; для разгрузки насоса при достижении заданного давления; для создания противодавле­ния в сливной трассе гидродвигателя; для стравливания излишка расхода насоса, с целью поддержания постоянного давления в гидросистеме; для понижения (редуцирования) да­вления.

Клапаны, предохраняющие си­стему от перегрузок, срабатывают сравнительно редко. В отличие от них клапаны перепускные, переливные, переключающие, клапаны противодавления срабатывают непрерывно, поэтому для изготовления их следует применять материалы, обеспечи­вающие малый износ рабочих поверхностей.

Конструктивные формы аппаратуры регулирования давления, вообще говоря, весьма разнообразны, но в нашем станкостроении принята и нор­мализована только одна форма затвора с двумя разновидностями: плун­жерного типа (фиг.IV, 61) и поршневого (фиг.IV, 62).

В аппаратах давления плунжерного типа подвод давления осущест­вляется через отверстие 4, и далее через демпферное отверстие 3 и отвер­стие 2 рабочая жидкость проходит в полость 1.

Если плунжер 5 находится в равновесии, то сила Р_пр пружины 6 и собственный вес плунжера уравновешивают силу давления Р и силу трения S. При нарушении равновесия, т. е. когда Ρ > Р_пр + G + S, плунжер перемещается вверх и соединяет отверстия 4 и 8 с баком. Через отверстие 7 отводятся утечки.

Перекрыша h (фиг. IV, 61) в таких клапанах обычно равна h

где d— диаметр плунжера.

Плунжер срабатывает после того, как давление в системе поднимется до

где с — жесткость пружины;

h₀ — ее предварительное натяжение; F — площадь плунжера, непосредственно соприкасающаяся с жидкостью под давлением; в данном случае F = πd²/4

Изменение силы пружины, действующей на плунжер, связано с изме­нением его хода зависимостью c(h_max-h_min)=p_max-p_min

При поршневой конструкции затвора (фиг. IV, 62) рабочая жид­кость через отверстия 11 и 10 поступает в полости 1, 4 и одновременно через демпфер 9— в верхнюю 8 полость корпуса клапана. До тех пор, пока сила Ρ_г давления жидкости на шаровой клапан 6 уравновешена силой дав­ления Р_пр пружины 7 клапана, поршень 3 находится в равновесии и в этом случае

Р₃ + Рпр₂ + G = Р_о + Р₂ ± S,

где Р_о — сила давления на верхнюю площадь поршня 3; Р_ПР2 — сила давления пружины 5; G — собственный вес поршня 3; Р_о — сила давления на нижнюю площадь поршня 3; Ρ ₂ — сила давления на верхнюю площадь поршня 3; S — сила трения.

Так как Р₃ = Р₂ + Р_о, то Р_пр2 = ±S — G. Таким образом, пру­жина 5 должна уравновешивать разность силы трения S и силы веса G поршня 3.

Если Р₁ > Р_пр1, то клапан 6 открывается, давление в верхней полости 8 падает и сумма сил (Р_о + Р₂) становится больше силы Р₃. Под действием этой разности сил поршень 3 поднимается вверх, и отверстия 11 и 2 соеди­нятся с баком, а излишек расхода насоса стравится в бак.

Демпфер 9, конструктивно совмещенный с поршнем 3, предназначен для создания разности давлений в момент подъема поршня и одновре­менно для гашения собственных его колебаний.

Такие клапаны обладают статической уравновешенностью, поэтому даже небольшой перепад давления тотчас же вызывает подъем поршня 3 и соединение напорной трассы со сливным отверстием. Клапаны способны поддерживать стабильное давление во всем диапазоне регулирования.

Полость 8 клапана может быть соединена с вентилем или с любым меха­низмом управления; это позволяет регулировать и управлять давлением в гидросистеме дистанционно, а при необходимости разгружать систему в конце каждого цикла работы станка.

Редукционные клапаны применяют в гидрофицированных станках (и других машинах) для понижения давления в системе, а также в тех случаях, когда необходимо разделить расход насоса на несколько параллельных трасс, требующих различного уровня давления, например для системы смазки, для управления реверсивными золотниками, зажимным устройством и т. д.

В тех случаях, когда, кроме понижения давления, необходимо еще и ограничение расхода жидкости в полости с редуцированным давлением, редукционный клапан должен иметь дроссельное устройство, смонтиро­ванное последовательно или параллельно с полостью редуцированного давления.

Редукционные клапаны в гидросистемах имеют двоякое назначение: либо поддерживать редуцированное давление постоянным, независимо от уровня давления в остальных частях системы, как, например, в стабилизаторах скорости, либо поддерживает перепад давления постоянным; в этом случае редуцированное давление меняется в зависимости от изменения давления в остальных частях гидросистемы.

В редукционном клапане (фиг. IV, 63) форма затвора — поршневая, такая же как и в предохранительном клапане (фиг. IV, 62). Демпфирование в предохранительных клапанах производится на входе жидкости в клапан, а в редукционных кла­панах демпфируют редуцированное давле­ние p₂, т. е. выходное, и для этого в схеме (фиг. IV, 63) предусмотрено два демпфера 9 и 10.

Требуемое пониженное давление р₂ уста­навливается пружиной 7 (фиг. IV, 63). Масло под высоким давлением р₁ подается к отвер­стию 1 и, проходя через сечение, образован­ное поршнем 2 и корпусом, снижается до давления р₂. Из отверстия 11 жидкость с да­влением ρ ₂ поступает в систему и через канал 12 подводится в полость 13, а через демпфер 10 — в полость 3. Масло через демпфирующее отвер­стие 9 попадает в полость 8.

Пока шаровой клапан 6 под действием пружины 4 закрыт, силы давле­ния на поршень 2 сверху и снизу уравновешиваются. При увеличении давления р₂ возрастает сила р₁, действующая на шаровой клапан, т. е. Р₁>Р_пр2, клапан открывается, и жидкость начинает перетекать в отвер­стие 5. Вследствие наличия демпфера Ρ давление в полости 13 будет больше давления в полости 8. Поршень 2 будет перемещаться вверх и закроет (или перекроет) входное отверстие 1, разрывая таким образом трассы реду­цированного и высокого давлений.