Переливные клапана
Переливной клапан предназначен для поддержания заданного давленая в месте его подключения за счет непрерывного слива рабочей жидкости. Принципиально переливной клапан отличается от предохранительного только постоянством своего действия, что предъявляет к его конструкции ряд требований:
– скорость жидкости, протекающей через клапан, должна быть сравнительно небольшой (не более 5–8 м/с);
– запорный элемент не должен подвергаться колебательным явлениям;
– пропускная способность клапана должна быть значительной (в пределе равной подаче насоса).
Для увеличения чувствительности клапана и повышения стабильности давления в гидросистеме золотник делают дифференциальным или к основному клапану пристраивают вспомогательный. На рисунке 6.3 показан переливной клапан.
Рисунок 6.3 – Переливной клапан:
1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина; 4 — регулировочный винт
Редукционный клапан
Редукционный клапан предназначен для поддержания заданного более низкого давления рабочей жидкости в отводимом от него потоке по сравнению с давлением в подводимом к нему потоке. Редукционный клапан, как и переливной, при работе открыт и отличается от него тем, что поддерживает постоянное давление жидкости после себя в потоке, в то время как переливной — до себя. На рисунке 6.4, а приведена схема клапана, предназначенного для больших перепадов давления.
Рисунок 6.4 – Схема редукционного клапана:
1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина; 4 — регулировочный винт
Гидролинией А к запорному элементу 2, выполненному в виде дифференциального золотника, подводится жидкость высокого давления р1, а по гидролинии 4 отводится жидкость с пониженным давлением р2. Если давление в полости 3 снизится, то оно снизится и в полости 7, и сила давления жидкости, действующая на запорный элемент 2 снизу, окажется больше суммарного усилия пружины и силы давления, действующей на запорный элемент сверху. Последний приподнимается вверх, уменьшится сопротивление щели между седлом и запорным элементом и давление в полости 3 повысится. При повышении давления в полости 3 произойдет обратное явление. Величина редуцированного давления регулируется с помощью винта 10. Для устранения колебаний запорного элемента в соединительную трубку 6 вставлена втулка 9 с капиллярными отверстиями. Полость 5 соединена с линией слива. Редукционные клапаны применяются в схемах с несколькими потребителями, питающимися от одного насоса, но требующими разных давлений.
Перепускной клапан
Перепускной клапан служит для слива рабочей жидкости в системе при работающем насосе и выключенном потребителем ее гидравлической энергии.
Перепускной клапан (рисунки 6.5, а, б) состоит из корпуса 1, клапана 2, цилиндрической пружины 3, запорного клапана 4, рабочей полости А, сливного канала Б и канала управления С.
Рисунок 6.5 — Перепускной клапан:
а — закрытое положение; б — рабочее положение; 1 — корпус; 2 — клапан; 3 — пружина; 4 — запорный клапан
При функционировании гидропривода золотник управления перекрывает канал управления С, а жидкость через рабочую полость А поступает к исполнительному рабочему органу, давление жидкости р над цилиндрической частью клапана и давление в рабочей полости равны, поэтому за счет разности площадей верхней и нижней S частей клапана и жесткости с пружины возникает сила Fр, прижимающая конус клапана к седлу.
Если золотник управления открывает канал С и соединяет его со сливом, то за счет разности давлений в надклапанной камере и рабочей полости А происходит подъем клапана, часть рабочей жидкости проходит через сверление в цилиндрической его части и через запорный клапан на слив, а основной поток жидкости в полость В. При этом происходит разгрузка насоса, так как давление нагнетания равняется давлению слива жидкости.
При расчете предохранительных клапанов, необходимо подбирать параметр посадочного гнезда и жесткость пружины, так как давление жидкости р1 действуя на поверхность клапана, площадью S создает силу F1, противодействующую силе сжатой пружины Fпр. При нормальной работе гидропривода F1<Fпр, т. e. клапан закрыт, а в случае увеличения F1 — F1>Fпр, клапан закрыт.
Расход через золотник клапана определяется по формуле:
,
(6.1)
где μкл — коэффициент расхода, μкл = 0,6–0,72;
Sкл — площадь дроссельной щели;
ρ — плотность рабочей жидкости;
р1 — давление срабатывания предохранительного клапана;
рсл — давление слива.
Для шарикового клапана:
,
(6.2)
где dш — диаметр шарика;
dср — средний диаметр;
А — коэффициент.
,
(6.3)
,
(6.4)
где D — диаметр проходного сечения нагнетательного отверстия клапана;
Dу — наружный диаметр уплотнительного пояска клапана.
Для конусного клапана площадь:
,
(6.5)
где α — угол конусности седла клапана, α = (30–60)º для конического и шарикового клапанов;
h — высота поднятия клапана от поверхности седла.
.
(6.6)
Жесткость пружины предохранительного клапана определяется:
.
(6.7)
Давление срабатывания предохранительного клапана при известной жесткости пружины находится по формуле:
.
(6.8)