7. Гидроаппараты объемных гидроприводов

Гидроаппараты объемных гидроприводов делятся на следующие группы:

1. гидроаппараты для управления давлением РЖ (гидроклапана);

2. гидроаппараты для регулирования расхода РЖ;

3. гидроаппараты изменении направления течения РЖ;

4. вспомогательные гидроаппараты.

Главные характеристики гидроаппаратов – максимальное рабочее давление и номинальный расход.

Номинальный расход можно грубо оценить по условному проходу (условному диаметру) D_Y. Чем больше D_Y, тем больший расход может пропустить через себя гидроаппарат. Например, гидроклапан с D_Y=6 мм рассчитан на максимальный расход 18 л/мин, а с D_Y=25 мм – уже на 300 л/мин.

Если фактический расход через гидроаппарат больше, чем номинальный, то резко возрастают потери давления и гидроаппарат вообще может отказать. С другой стороны, чем больше D_Y, тем больше масса, размеры и стоимость гидроаппарата.

Обозначение гидроаппаратов обычно составляют из одного-двух (клапан) или 2-3 квадратов, примыкающих друг к другу (распределитель); один квадрат соответствует одной дискретной позиции. Обозначение должно изображать изделие в нормальном или нейтральном положении (в положении «на складе»).

Линии потока изображают линиями со стрелками, показывающими направление потока. Рабочую позицию можно наглядно представить, перемещая квадрат или линию потока таким образом, чтобы внешние гидролинии совпали с линиями потока в этих квадратах.

Давление управления равно нулю, клапан закрыт

Давление управления равно давлению срабатывания, клапан открыт

Обозначения механизмов управления изображают рядом с обозначением устройств, которыми они управляют таким образом, чтобы сила воздействия механизма мысленно перемещала стрелки или квадратики устройства в другую позицию. Обозначения управления аппаратом может быть вычерчено в любой удобной позиции с соответствующей стороны базового обозначения аппарата.

Примеры обозначения управления …

… от электромагнита	… от кулачка	… ручное с фиксацией положения	… гидравлическое с регулируемым усилием возврата
… общий символ	… от педали	… от толкателя с роликом	… от рукоятки
… пневматическое	… гидравлическое	… от кнопки толкающей

Гидроаппараты для регулирования давления рабочей жидкости

Гидроклапан – это гидроаппарат, оказывающий заранее заданным образом влияние (управление) на давление РЖ в гидросистеме или ее части. Управление достигается за счет изменения размеров проходного сечения под воздействием давления РЖ.

Напорный гидроклапан предназначен для ограничения давления в подводимом к нему потоке рабочей жидкости. Условное изображение клапана прямого действия:

Принцип работы. РЖ под давлением p_E стремится открыть запорный элемент клапана. Сила, которая стремится открыть запорный элемент, равна:

F_hydr=p_ES,

где S – площадь проходного сечения.

С противоположной стороны на запорный элемент действует сила

F_F = p_АS + F_ПРУЖ

где p_A – давление на выходе клапана (над запорным элементом); F_ПРУЖ – усилие настройки пружины.

Когда отжимающая сила F_hydr становится больше прижимающей силы F_F, запорный элемент приподнимается и открывает проходное сечение для слива избытка РЖ.

Конструктивно клапаны делятся на седельные (запорный элемент плотно прижимается к седлу) и золотниковые. Седельные клапаны быстродействующие, обладают высокой герметичностью, но обычно используются только на малые расходы. Наиболее распространены золотниковые клапаны, когда полости высокого и низкого давления разделяет поясок подвижного цилиндрического золотника.

схема клапана седельного типа	схема клапана золотникового типа

Пример конструкции седельного клапана, который ввертывается в корпус блока управления 1. Клапан состоит из втулки 2, пружины 3, винта настройки 4, а также запорного элемента (конуса) с демпфирующим поршнем 5, садящимся на закаленное седло 6. Пружина прижимает конус к седлу. Усилие пружины можно настраивать маховичком. Тем самым настаивается и давление срабатывания клапана. Когда сила, действующая на конус от давления Р, превысит усилие пружины, запорный конус отойдет от седла и пропустит РЖ в полость Т.

При подъеме запорного элемента усилие от пружины возрастает. Это увеличение частично компенсирует усилие от потока жидкости, который ударяется в опорную шайбу пружины при открытии клапана.

9. Схемы включения клапанов давления

а)	б)	в)	г)

Функция клапана давления – сравнивать давления управления выше и ниже запорного элемента («стрелки», линии потока) и открывать проход рабочей жидкости, если усилие от давления ниже стрелки выше, чем усилие давления выше стрелки, плюс усилие пружины.

Клапан (а) откроется в том случае, если давление в линии Р превысит давление в линии Т, плюс усилие пружины. По такой схеме обычно работают предохранительные и переливные клапана. Разница между ними – предохранительный клапан всегда закрыт и открывается только при повышении давления до опасных пределов. Переливной клапан всегда приоткрыт и переливает часть жидкости под давлением на слив для обеспечения дроссельного регулирования расхода.

По такой же схеме может работать и т.н. клапан последовательности, задача которого – включить подачу РЖ в отдельную часть гидросистемы при повышении давления управления до заданного значения. Например, при включении насоса вначале начнет двигаться поршень только правого гидроцилиндра. Поршень левого гидроцилиндра останется неподвижным, поскольку подачу РЖ в него блокирована клапаном последовательности. Когда шток правого гидроцилиндра остановится, например, упрется в закрепляемую деталь, давление резко возрастет. При повышении давления клапан последовательности откроется и пропустит РЖ в левый гидроцилиндр. Его шток начнет выдвигаться. Внешне это выглядит как работа двух гидроцилиндров по очереди, т.е. последовательно, поэтому клапан давления, обеспечивающий такую работу, называется клапаном последовательности.

Клапан (б) откроется в том случае, если давление во внешней линии управления X превысит давление в линии Т, плюс усилие пружины. Такая схема используется, например, в гидросистемах с гидроаккумуляторами. Разгрузочный клапан открывается, когда давление выше обратного клапана достигнет заданного значения. Это происходит, когда гидроаккумулятор полностью зарядится. После этого вся подача насоса сливается в бак практически под нулевым давлением (насос разгружается от давления).

Клапан (в) откроется в том случае, если усилие от давления в линии P превысит усилие от давления во внешней линии управления Y плюс усилие пружины. Обычно линию Y либо запирают – тогда клапан не откроется ни при каком давлении P, либо соединяют со сливом (P_СЛИВА0) – тогда клапан откроется при любом значении P.

Клапан (г) откроется в том случае, если разность сил от давлениях в линиях управления X и Y превысит усилие пружины.