2.4.2. Регулирующая аппаратура

Регулирующая гидравлическая аппаратура предназначена для регулирования величины давления и расхода жидкости. К ней относятся предохранительные, переливные и редукционные клапаны, автоматы разгрузки дроссели и регуляторы расхода.

Предохранительные клапаны предназначены для ограничения давления в напорной линии путём перепуска жидкости в сливную линию и делятся на первичные и вторичные.

Первичные предохранительные клапаны чаще встроены в напорную секцию гидрораспределителей. Реже предохранительные клапаны устанавливают вблизи выхода из насоса на ответвлении от напорной линии.

В торичные предохранительные клапаны устанавливают в напорной линии гидродвигателей, присоединяя их к рабочим секциям распределителей, для ограничения давления, возникающие при нейтральном положении золотника распределителя.

Предохранительные клапаны по конструктивному исполнению и принципу работы делятся на клапаны прямого и непрямого действия.

В клапанах прямого действия (рис. 38), давление жидкости, превышающее заданную величину , воздействует непосредственно на запорный элемент клапана (шарик 2 или конус), сжимает пружину 3 и открывает канал, соединяя напорную и сливную линии.

Сила предварительного сжатия пружины при пренебрежении давлением слива вычисляется по формуле

где диаметр седла клапана.

Основное преимущество клапана простого действия – это простота конструкции. Недостатком являются жёсткие удары запорных элементов о седло клапана, что проявляется в повышенном шуме и вибрации при работе клапана. В клапанах непрямого действия этот недостаток отсутствует, так как в нём отсутствует жёсткая пружина, а давление срабатывания клапана практически постоянно.

В качестве переливных клапанов, которые предназначены для поддержания заданного давления путём непрерывного слива рабочей жидкости, применяются напорные клапаны золотникового типа (рис. 39). Основным параметром переливного клапана является стабильность заданного им давления р₃. Вели­чину изменения р₃ определяют по формуле

где с – жесткость пружины; предварительное поджатие пружины; конечное поджатие пружины при открытом клапане, зависящее от расхода жидкости через клапан; эффективная площадь, на которую действует давление р₃.

Для увеличения стабильности клапана необходимо уменьшать жесткость пружины и увеличивать площадь . Однако увеличение площади при вы­соких давлениях приводит к недопустимому увеличению размеров пружи­ны, а следовательно, и размеров клапана.

Одна из существующих схем предохранительного клапана непрямого действия показана на рис. 40. Входная напорная полость 1 клапана через дроссель (жиклёрное отверстие) 3 соединена с полостью 4. Давление в полости 4 действует совместно с пружиной 5 на поршень 2 и прижимает поршень к седлу, закрывая проход рабочей жидкости на слив. Клапан будет закрыт до того момента, когда рабочее давление преодолеет сопротивление пружины 6, откроет шариковый клапан 7, пружина которого рассчитана на усилие где – диаметр седла клапана 6. После открытия шарикового кла­пана 6 давление в полости 4 падает, и под действием усилия , поршень 2 смещается вверх, открывая проход рабочей жидкости на слив.

Автоматы разгрузки насосов применяют для питания гидравлических систем с эпизодическим действием, например тормозных систем, в которых используется насос постоянной производительности с включением в схему пневмогидроаккумулятора. При наличие пневмогидроаккумулятора в схеме насос основную часть времени работает на холостом ходу и включается в работу для дозарядки аккумулятора. Такой режим работы позволяет значительно увеличить долговечность насоса и улучшить тепловой режим гидросистемы.

Схема автомата разгрузки прямого действия приведена на рис. 41.

П ри достижении давления в аккумуляторе, равного , поршень 2, перемещаясь вправо, сжимает пружину 3, толкает шток клапана 4. В результате напорная линия насоса соединяется со сливом, а гидродвигатели подключаются к аккумулятору. При включении гидродвигателей давление в аккумуляторе снижается. Когда оно становится равным давлению , поршень 2 перемещается влево и клапан 4 закрывается. Насос отключается от линии слива и начинает работать для зарядки аккумулятора.

Недостатком автомата прямого действия является резкое переключение клапана, приводящее к гидравли­ческим ударам, а также поломке пружины.

На рис. 42 изображена схема автомата разгрузки непрямого действия, который лишён недостатков автомата прямого действия. Насос сообщает энергию жидкости и она движется к штуцеру 10, проходит через обратный клапан 8, штуцер 10 и поступает в аккумуля­тор или гидравлический двигатель. При увеличении в аккумуляторе давления до максимального значения , оно передается через штуцер 13 к поршню 1, сжимает пружину 2 и пер емещает поршень 1 вместе с клапаном 12. Клапан 12 доходит до упорного стержня 4 и упирается в него, открывается проход под клапаном 12. Через этот проход аккумулятор сообщается с полостью поршня 1, перемещая его вле­во. Одновременно открывается золотник 6 и насос через линию слива 3 соединяется с баком, т. е. переключается на холостой ход.

При снижении давления в полости аккумулятора до минимального значения пружина 2 переместит поршень 1 вправо. В момент, когда клапан 12 отойдёт от стержня 4, в полости поршня 1 упадет давление, и золотник 6 под действием пружины 5 пере­кроет канал, соединяющий насос с баком, и насос снова пере­ключится на питание аккумуля­тора или гидравлического двигателя.

Пере­пад , задаваемый техническими требованиями к гидросистеме в пределах 1,5 – 2,5 МПа, между давлением переключения автомата на разгрузку насоса и давлением, при котором насос вновь переключается на рабочий режим.