108. Аппаратура регулирования расхода: назначение, принципы регулирования и стабилизации расхода, основные конструктивные схемы аппаратов, варианты их установки и использования.

Регулирующие гидроаппараты изменяют давление, расход и направление потока масла путем частичного открытия рабочего проходного сечения. К таким аппаратам относятся клапаны давления, ограничивающие, поддерживающие или регулирующие давление в гидросистеме; дроссели или регуляторы расхода, поддерживающие заданный расход масла, а также дросселирующие гидрораспределители, обеспечивающие изменение расхода и направления потока масла в нескольких линиях одновременно.

Клапаны давления делятся на напорные (предохранительные или переливные), редукционные и клапаны разности давлений. Существуют также комбинированные аппараты, выполняющие функции переливного или редукционного клапанов (в зависимости от направления потока), редукционного клапана и реле давления. Предохранительные клапаны предохраняют гидропривод от давле­ния, превышающего установленное значение. Они действуют лишь в аварийных ситуациях (пропускают масло из напорной линии в сливную) в отличие от переливных клапанов, предназна­ченных для поддержания заданного давления путем непрерывного слива масла во время работы. В станкостроении централизованно не изготовляются клапаны для работы только в аварийном ре­жиме; предохранительные клапаны станочных гидросистем, как правило, работают в режиме переливных клапанов.

При небольших расходах масла и рабочих давлениях при­меняют предохранительные клапаны прямого действия, в которых давление масла, создаваемое насосом, воздействует на шарик (или плунжер) предохранительного клапана, при­жатый к седлу пружиной. Когда усилие от давления масла на шарик превышает усилие пружины, шарик отходит влево, и масло, через щель между шариком и седлом, сливается в резер­вуар, причем вследствие дросселирования потока, давление в напорном трубопроводе поддерживается постоянным и при­мерно равным отношению усилия пружины к площади шарика, на которую действует давление масла. При увеличении расхода масла и рабочего давления резко увеличиваются размеры пружины, поэтому в гидросистемах чаще используют аппараты непрямого действия, в которых небольшой вспомогательный клапан управляет перемещением пере­ливного золотника, подключенного к на­порной и сливной линиям.

Предохранительные клапаны должны поддерживать постоянным установленное давление в возможно более широком диа­пазоне изменения расходов масла, про­ходящих через клапан. В динамических режимах необходимо быстродействие, ис­ключающее возникновение пика давления при резком увеличении расхода (напри­мер, в момент включения насоса или тор­можения гидродвигателя). Однако повы­шение быстродействия часто вызывает потерю устойчивости, сопровождающуюся шумом и колебаниями давления. Таким образом, конструкция клапана должна обеспе­чивать оптимальную величину демпфирования; при этом пик давления обычно не превышает 15—20 %.

Редукционные клапаны служат для создания установленного постоянного давления в отдельных участках гидросистемы, сни­женного по сравнению с давлением в напорной линии.

При рабочих давлениях до 10 МПа (иногда до 20 МПа) для предохранения гидросистем от перегрузки, поддержания заданных давления или разности давлений в подводимом и отводимом потоках масла, для дистанционного управления потоком и раз­личных блокировок широко применяют гидроклапаны давления (напорные золотники), в которых на торец золотника действует давление масла в одной линии управления, а на противополож­ный — давление в другой линии управления и регулируемое усилие пружины. Аппараты имеют две основные линии и две линии управления, причем, используя эти линии независимо или со­единяя их, можно получить четыре исполнения клапана, имеющих различное функциональное назначение (клапаны могут работать в режиме предохранительного или переливного клапанов, а также в режимах регулируемых клапанов разности давлений и клапа­нов последовательности).

К группе комбинированных аппаратов относятся регуляторы давления для уравновешивающих цилиндров и клапаны усилия зажима.

Дроссели позволяют изменять расход масла, проходящего через гидролинию. Дроссель настраивается на давление Ра, достаточное для преодоления максимально воз­можной нагрузки Р на штоке цилиндра. Так как через клапан постоянно проходит часть потока масла, насос постоянно работает под максимальным давлением независимо от нагрузки Р.

Схемы установки дросселя: на входе в гидродвигатель, на выходе или в ответвлении. При установке дросселя на выходе , а давление в штоковой полости цилиндра , т. е. Q также зависит от Р.

, что позволяет снизить энергетические потери в гидроприводе.

Схема с дросселем на выходе обеспечивает более плавное движение рабочего органа и может использоваться в гидропри­водах с изменяющимся направлением действия нагрузки Р. Однако при применении этой схемы возрастает опасность рывков штока цилиндра в направлении подачи в момент запуска гидро­привода в работу.

В некоторых случаях применения (например, в дисковых пилах для холодной резки) требуется, чтобы скорость подачи уменьшалась при увеличении нагрузки. Это можно обеспечить путем применения обычных дросселей. Однако в большинстве гидроприводов установленная скорость движения гидродвигате­лей должна быть постоянной в широком диапазоне изменения нагрузок на рабочих органах, поэтому перепад давлений на дрос­селирующей щели должен поддерживаться постоянным и неболь­шим (~0,2-4-0,3 МПа) для получения минимальных расходов при минимально допустимой площади дросселирующей щели.

Указанным условиям удовлетворяют регуляторы расхода (по­тока), которые представляют собой комбинацию дросселя с регу­лятором, поддерживающим постоянный перепад давлений на дросселирующей щели Чтобы снизить влияние температуры масла на установленный расход, кромки дросселирующей щели выполняют острыми. Различные модификации регуляторов рас­хода могут дополнительно выполнять функции предохранитель­ного клапана непрямого действия; иметь встроенный обратный клапан; комплектоваться обратным клапаном и механически управляемым распределителем, позволяющим реализовать цикл движения: быстрый подвод — рабочая подача — быстрый отвод (возможно с регулированием скорости быстрого отвода).