2.4. Редукционный клапан

Редукционным называют гидроклапан давления, предназначенный для поддержания в отводимом от него потоке рабочей жидкости более низкого давления, чем давление в подводимом потоке. В гидроприводах находят применение в основном два типа редукционных клапанов.

П ервый тип клапанов обеспечивает установленное соотношение между давлениями на входе и выходе из клапана.

Р

Рис. 10. Редукционный клапан: а - принципиальная схема; б – условное обозначение

едукционный клапан (рис. 10) состоит из запорно-регулирующего элемента – плунжера 1, прижатого к седлу пружиной 2, сила натяжения которой регулируется винтом 3. Отверстие 4 соединяется с гидролинией высокого давления, а отверстие 5 с гидролинией низкого давления. В исходном положении клапан прижат к седлу, а вход отделен от выхода. При повышении давления Р₁ плунжер движется влево, гидролиния высокого давления соединяется с гидролинией низкого давления. Чем больше давление Р₁, тем больше открывается проходное сечение клапана, и тем больше становится давление Р₂. Таким образом, давление P₂ зависит от давления на входе клапана, от начальной силы натяжения пружины P_пр. и жесткости пружины c:

(4)

Недостатком этого типа клапанов является зависимость давления на входе от изменения давления на выходе клапана и наоборот.

Второй тип редукционного клапана поддерживает постоянное редуцированное давление на выходе независимо от колебания давления в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Такие редукционные клапаны могут быть прямого и непрямого действия.

Рис. 11. Редукционный клапан непрямого действия: а - принципиальная схема;

б – условное обозначение

Рассмотрим работу редукционного клапана непрямого действия (рис. 11). Клапан состоит из основного запорно-регулирующего элемента - золотника 1 ступенчатой формы, нагруженного нерегулируемой пружиной 2 с малой жёсткостью, и вспомогательного запорно - регулирующего элемента 5 в виде шарикового клапана. Силу натяжения пружины 4 шарикового клапана м ожно изменять винтом 3. В корпусе клапана имеются каналы, соединяющие полости 7 и 8 с выходом, а в золотнике 1 - дроссельный канал 9, соединяющий полость 6 с полостью 8, а через последнюю и с выходом клапана.

Если пружина 4 настроена на давление, большее, чем давление P₁ на входе клапана, то золотник 1 находится в положении, показанном на рис. 12. В этом случае в полостях 6, 7 и 8 будет одинаковое давление, равное P₁, полость 10 соединена с полостью 11, а жидкость свободно протекает через клапан. Редуцирования давления при этом не происходит. При настройке пружины 4 на давление P₂ < P₁, шариковый клапан откроется, и жидкость в небольшом количестве из полости 6 будет поступать на слив. В дроссельном канале 9 золотника создаётся течение жидкости с потерей в нём давления на преодоление гидравлических сопротивлений. В результате давление в полости 6 упадёт и золотник поднимется вверх, уменьшив площадь живого сечения между полостями 10 и 11. Это в свою очередь вызовет понижение давления в полостях 11, 8 и 7, опускание золотника и уменьшение площади живого сечения между полостями 10 и 11. Процес повторится снова, и золотник, совершая колебательные движения, установится на определенной высоте. Всякое изменение давления на входе или выходе клапана вызовет ответное перемещение золотника. В конечном итоге за счет изменения дросселирования давление на выходе клапана поддерживается постоянным. В этом клапане полость 7 и узкий канал, соединяющий полость с выходом клапана, оказывают демпфирующее влияние на золотник, уменьшая его колебания.

Следует отметить, что все детали этого клапана, кроме корпуса и золотника 1, унифицированы с напорным клапаном непрямого действия (рис. 9).

На рис. 12 показана схема и условное обозначение широко используемого в гидросистемах редукционного клапана непрямого действия с обратным клапаном типа DR фирмы «Rexroth».

Р ис. 12. Клапан редукционный

непрямого действия с обратным клапаном типа DR фирмы «Rexroth»: 1 – корпус; 2 – втулка; 3 – затвор плунжерный; 4 – втулка опорная; 5 – пружина; 6 – дроссель; 7 – втулка дроссельная; 8 – фильтроэлемент сетчатый; 9 – втулка-седло; 10 – затвор конусный вспомогательного клапана; 11 – дроссель; 12 – пружина; 13 – корпус вспомогательного клапана; 14 – пробка с внутренним шестигранником; 15 – механизм настройки давления срабатывания; 16 – колпачок защитный; 17, 18 – пробки-заглушки

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал В, в состоянии покоя, т.е., когда давления в канале А недостаточно для преодоления усилия пружины 12, конусный затвор 10 клапана предварительного управления, поджат пружиной 12 к своему седлу. Плунжерный затвор 3 основного клапана под действием усилия пружины 5 и уравновешенного усилия давления рабочей жидкости в надклапанной (верхней) полости плунжерного затвора 3, а также давления в канале А, действующего непосредственно на рабочую поверхность затвора 3, также поджат к своему седлу. При этом канал В соединен с каналом А, через радиальные отверстия-окна во втулке 2 и подвижном плунжерном затворе 3.

При повышении давления в канале А, когда усилие от давления рабочей жидкости, действующего на рабочую поверхность конусного затвора 10 клапана предварительного управления, превысит усилие пружины 12, рабочая жидкость, отжимая затвор 10 от седла, проходит в канал отвода потока управления Y. При этом, вследствие дросселирования потока рабочей жидкости, на дросселях 6, 9 и дроссельной втулке 7, создается перепад давлений, в результате которого плунжерный затвор 3 поднимается, перекрывая проход рабочей жидкости из канала В в канал А.

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал А основной поток проходит в канал В через обратный клапан 17.