Лекция 7

7.1. Направляющие гидроклапаны

К направляющим гидроклапанам относятсяобратные гидроклапаны,гидрозамки,гидроклапаны последовательности,реле давленияи гидроклапанывыдержки времени.

Обратный – этонаправляющий гидроклапан, предназначенныйдля пропусканиярабочей жидкости тольков одном направлении.

Обратныегидроклапаныустанавливаютсяв гидролиниях,где требуетсяобеспечитьоднонаправленное движениежидкости. На рис. 7.1 показаныконструкцииобратныхклапановтрубногоистыковогомонтажа.Основные требования, предъявляемыек обратному клапану:

1) минимальное сопротивлениедвижению жидкостив направленииразрешенноготечения;

2) герметичностьвобратном направлении.

Пружина, прижимающая клапан к седлу,является вспомогательнойи служит лишьдля надежной посадки клапанав седлов моментизменения направлениядвиженияпотока. Посколькуналичие пружины приводитк увеличениюперепада давленияна клапане при прохождении потока в прямом направлении, адопустимаявеличинаперепада давленияна обратных клапанахсоставляет 0,01–0,03 МПа, тоее жесткость обычно выбирают минимальной.

В гидросистемах низкого давленияприповышенныхтребованияхк герметичностиклапана в закрытом положенииих седласнабжаютсяэластичными уплотнениями.

К основным параметрам, характеризующимобратные гидроклапаны (ГОСТ 16517-82),относятся: условный проход Dy,максимальное рабочее давлениеp_ном,масса(без рабочей жидкости).

Одной из разновидностей обратного клапанаявляетсяуправляемый обратный клапан, илигидрозамок – это направляющий гидроклапан,предназначенный для пропусканияпотока жидкостив одном направленииприотсутствии управляющеговоздействияи в обоихнаправлениях приналичии управляющеговоздействия.Односторонние гидрозамкиширокоприменяютсяв системахгидроавтоматики.

Конструкция одностороннего гидрозамка приведена на рис. 7.2. Онсодержитэлементы обратного клапана (седлои запорно-регулирующий элементс пружиной), а такжеподпружиненный поршень с толкателем.

Если давлениев гидролинииX(P)отсутствует, то при движении жидкости от гидролинииАк гидролинииВзапорно-регулирующий элементклапанаотжимается от седла, апоршеньс толкателемперемещаются влево.

При изменениинаправленияпотокав гидролинияхАиВзапорно-регулирующий элементклапанаприжимается к седлуидвижениежидкостипрекращается.

Есличерез гидролиниюX(P)в управляющую полость гидрозамкаподать давлениеуправления,то поршеньс толкателемпереместятся вправо, толкательотожмет запорно-регулирующий элемент от седла, ижидкостьбудетпроходитьчерезоткрытое рабочееокнонезависимо от направленияее движения.

Кроме односторонних, достаточно часто используются двусторонние гидрозамки (рис. 7.3). Например,двусторонний гидрозамокиспользуютдля запиранияполостей гидроцилиндрапри наличии активнойпомогающей или противодействующейнагрузки на его штоке.Необходимостьэтоговозникает, когда по технике безопасности недопустимо самопроизвольное движение поршня гидроцилинд ра под действием внешней нагрузки. Эта проблемане можетбыть решена толькопри помощизолотниковогогидрораспределителя, которыйв нейтральной позициине обеспечиваеттребуемой

Рис. 7.2. Гидрозамок односторонний

Рис. 7.3. Гидрозамок двусторонний

герметичности. Приотсутствии гидрозамкаактивнаянагрузка(например, вес груза) на штоке поршнявызывает движениепоршняиз-за утечек взолотниковомраспределителе.

К основным параметрамгидрозамка (ГОСТ 16517-82) относятся:условный проходDy, максимальноерабочее давлениеp_ном,давление управленияp_у,потери давленияпри номинальном расходе,масса(без рабочей жидкости).

Гидроклапан последовательности – этонаправляющий гидроаппарат, предназначенныйдля пропусканияили остановкипотокарабочей жидкостипри достижении заданной величины давлениявэтомпотокеили в некотором постороннем потоке.Конструктивные схемыгидроклапановпоследовательности, выполняющих отмеченные выше функции,приведенына рис. 7.4.

Рис. 7.4. Конструктивные схемы гидроклапанов

последовательности

Обычно такие гидроклапаны имеют подпружиненный золотниковый запорно-регулирующий элемент (см. рис. 7.4). Если давление управления клапаном (давление в подводимом потоке или давление p_упр) меньше заданной величины, то запорно-регулирующий элемент под действием пружины смещен в крайнее нижнее положение, и на выходе из клапана поток рабочей жидкости отсутствует. При достижении в потоке управления значения давления, равного заданной величине, запорно-регулирующий элемент под действием этого давления перемещается в крайнее верхнее положение, обеспечивая появление потока рабочей жидкости на выходе из клапана.

Гидроклапаныпоследовательности с управлением от давления в подводимом потокемогут снабжаться обратным гидроклапаном, через которыйобеспечивается сбросдавленияиз гидролинии на выходеиз клапана в подводимый потокпри снятиив немдавления. Онимогут иметьтакжегидродроссельв канале, соединяющем торцевуюполость управлениязолотником с подводимымпотоком. При этомуменьшается скоростьперемещениязолотника и предотвращаетсявозможность возникновениягидравлического ударав трубопроводе.

Гидроклапан выдержки времени – это направляющий гидроаппарат,предназначенныйдляпропускания или остановки потокарабочей жидкостив отводимой гидролиниичерезопределенный промежуток временипослеподачиуправляющегосигнала. Например,необходимоосуществитьвыдержку по временимежду двумяследующими одно за другимдвижениямивыходных звеньевисполнительных гидродвигателей.Конструктивная схемаодного из простейших гидроклапановвыдержки временис управлением от давления в постороннем потоке жидкости представленана рис. 7.5.

В корпусе 4 расположен запорно-регулирующий элемент 3, который при отсутствии давления p_упр смещается вверх под действием пружины 5. Жидкость из верхней торцевой управляющей полости при этом вытесняется на слив через вспомогательный направляющий гидрораспределитель 1.

Рис. 7.5. Конструктивные схемы гидроклапанов

выдержки времени

При поступлении сигнала управленияв видедавленияp_упрзолотниквспомогательногораспределителя1, преодолевая силу пружины,переключается,и рабочаяжидкостьпод давлением управленияp_упрчерез регулируемый гидродроссель2 начинаетзаполнять управляющуюполостьнадзапорно-регулирующем элементом3,перемещаяегов крайнее нижнееположениепротивдействияпружины5.Время перемещениязапорно-регулирующего элемента 3из крайнего верхнегоположения в крайнеенижнееиявляетсятемвременем выдержки, которое обеспечивает клапан.Послетого, как запорно-регулирующий элемент3переместитсявкрайнее нижнееположение, подводимыйпотокР перестанет поступатьв гидролиниюА иначнет поступать в гидролиниюВ. Таким образом,будет выполненатребуемая от гидроклапанавыдержки временифункция, упомянутая в его определении.При снятии сигналаp_упрраспределитель1 под действием своей пружиныпереключается в исходноеположение,соединяяуправляющаяполостьнадзапорно-регулирующим элементом3со сливом. После этого запорно-регулирующий элемент3 под действием пружины 5возвращается в крайнее верхнее положение. Теперьгидроклапанвыдержки времениснова готов к работе.

Время выдержкиопределяется какотношение объемауправляющей полостиклапанак расходу, проходящемучерезрегулируемыйгидродроссель, а следовательно,зависит отвеличиныплощади проходного сеченияэтого гидродросселя. При этомточностьзадания величинывыдержки времени невысока.Причиндля этогонесколько. Одной из них являетсязависимость расходачерезрегулируемыйдроссельоттемпературырабочейжидкости. Кроме того,перепад давленияна гидродросселене является постоянным, азависит отсилы пружины 5, т.е. отположениязапорно-регулирующего элемента3.В начальный моментвременискоростьдвижения запорно-регулирующегоэлемента3 будетбольше, чем егоскорость в конце хода, так каксила пружины5 постепенновозрастает.Скоростьзапорно-регулирующего элемента 3зависиттакже иот сил тренияегоо корпус4.

Время выдержкив таких простых по конструкции гидроклапанах обычноне превышает 300 с.Минимальноезначениеэтого временисоставляет 0,5…1 с. Длярасширениядиапазона выдержкивремени иповышения точности срабатываниягидроклапанов выдержки временинеобходимостабилизировать расходрабочей жидкости, проходящий через гидродроссель 2.Для этоговместорегулируемыхгидродросселейрекомендуетсяиспользоватьгидравлическиерегуляторы расхода.