Аппаратура управления и регулирования гидроприводом: предохранителный и редукционный клапан



Предохранительный клапан — аппарат, предназначенный для ограничения давления сверх заданной величины. Принцип действия клапана основан на уравновешивании давления в системе усилием пружины. Когда давление преодолевает усилие затяжки пружины, клапан смещается и открывает проход для рабочей среды, чем предохраняет систему от перегрузок. По конструкции различают предохранительные клапаны шариковые, конические, золотниковые. Для гидросистем с большим давлением и расходом применяют предохранительный клапан в комбинации с переливным, что способствует разгрузке системы. Переливной клапан является разновидностью предохранительного и отличается тем, что в нем происходит непрерывный перепуск масла с минимальными колебаниями давления.

Масло в предохранительном клапане подводится к отверстию. Каналами полости соединены с отверстием. Полость соединена с полостью каналом малого диаметра (капиллярным каналом), проходящим по оси золотника. Если давление в системе нормальное, шарик клапана прижимается к седлу регулируемой пружиной. В полостях устанавливается одинаковое давление. Золотник при этом гидравлически уравновешен и занимает крайнее нижнее положение под действием нерегулируемой пружины. При этом линия высокого давления, подводимая к отверстию, отделена от линии низкого давления (нормально закрытый аппарат). При возрастании давления выше заданного шарик отходит от седла и масло в небольшом количестве из камеры по каналам поступает на слив. Открывшийся шариковый клапан вызывает движение масла через капиллярный канал из камеры в камеру. Этот канал представляет собой местное гидравлическое сопротивление, на котором происходит потеря давления. В этом случае говорят, что в канале происходит дросселирование масла с перепадом давления. Степень дросселирования определяется величиной местного гидравлического сопротивления, характеризуемого коэффициентом Падение давления пропорционально степени дросселирования и квадрату скорости потока, а гидравлическое сопротивление и скорость в свою очередь определяют расход. Дросселирование потока приводит к понижению давления в камере по отношению к давлению в камерах. Гидравлическое равновесие золотника нарушается, он перемещается вверх, сжимая нерегулируемую пружину и соединяя напрямую отверстия. Масло будет поступать на слив, давление в системе понизится. Золотник находится в верхнем положении до тех пор, пока давление в камере и усилие нерегулируемой пружины не уравновесят давление в камерах. После этого давление поддерживается постоянным, равным заданному. Клапан регулируется винтом. Предохранительный клапан с переливным золотником используют также для дистанционной разгрузки системы. Для этого из канала вывертывают заглушку и соединяют его трубой с разгрузочным клапаном с электроуправлением, находящимся на сливной линии (иногда его называют клапаном холостого хода). При ди­станционном открывании разгрузочного клапана камера соединяется с гидробаком (атмосферное давление) и давление в ней резко уменьшается. Небольшим давлением в системе, оп­ределяемым теперь усилием сжатия слабой нерегулируемой пружины, золотник перемещается вверх, и масло от насоса переливается в бак. Гидродвигатели неподвижны, насос рабо­тает вхолостую. Предохранительные клапаны кроме выполнения прямых функций могут быть использованы как напорные: для блокировки (для поддержания в системе давления при отключенном насосе); для обеспечения последовательности включения гидродвигателей в работу и т. д.

Редукционный клапан — аппарат, понижающий давление на выходе до требуемой величины и поддерживающий его постоянным независимо от величины давления на входе. Его применяют в тех случаях, когда от одного насоса или компрессора работают несколько гидро- и пневмодвигателей с разными рабочими давлениями. Редукционный клапан представляет собой переменное гидравлическое сопротивление. Величина сопротивления редуктора пропорциональна в каждый данный момент разности между переменным давлением на входе и постоянным выходным (редуцированным) давлением. Переменное входное давление действует на мембрану или поршень, с помощью которых клапан отходит или приближается к своему седлу, что ведет к изменению местного гидравлического сопротивления на пути течения рабочей среды. Устройство гидравлического редукционного клапана (Г57-1). Давление в нагнетательной магистрали выше, чем то, которое требуется для данного гидродвигателя. Масло, подведенное к присоединительному отверстию, заполняет полости. При этом масло из полости попадает через капиллярный канал в золотнике в полость, открывает шариковый клапан и через отверстие попадает на слив. Открывшийся клапан вызывает поток масла через дросселирующий капиллярный канал, отчего в полости давление становится меньше, чем в сообщающихся полостях. Золотник приподнимается, уменьшая проходное сечение кольцевой щели, играющей роль переменного гидравлического сопротивления. При уменьшении кольцевой щели масло, проходящее через полость к выходному отверстию, дросселируется и поступает уже с редуцированным (уменьшенным) давлением. Перемещаясь вниз и вверх, золотник меняет проходное сечение кольцевой щели, а значит и степень дросселирования проходящего через щель масла, пропорционально разности между переменным высоким давлением на входе и постоянным редуцированным давлением, заданным регулировочным винтом редуктора. Если давление в магистрали ниже заданного, редуцирования не будет. Шарик закрывает отверстие в седле, масло не проходит по капиллярному каналу и не создает перепада давлений. Давление в полостях выравнивается, золотник опускается под действием пружины. Кольцевая щель увеличивается, входное отверстие напрямую соединяется с выходным.