5.19. Гидрозамок для фиксации положения поршня

гидроцилиндра

Если во внешних гидролиниях 2 и 3 давление отсутствует, два герметичных обратных клапана 1 и 4 закрыты, гидроцилиндр заперт, а управляющий поршень 5 находится в среднем положении. При повышении давления в одной из внешних гидролиний управляющий поршень смещается в сторону меньшего давления и открывает клапан, обеспечивающий слив жидкости из полости гидроцилиндра, в сторону которой должен начать смещаться его поршень. Таким образом, блокировка гидроцилиндра снимается.

5.4. Пневмоклапаны.

Обратные пневмоклапаны предназначены для пропускания сжатого воздуха только в одном направлении (рис. 5.20).

Рис. 5.20. Пневмоклапан обратный

Клапан 3 находится в корпусе 2 и в свободном состоянии прижимается пружиной 4 к седлу (проход от отверстия 5 к отверстию 1 закрыт). При подаче воздуха в отверстие 1 клапан 3 отодвигается от седла, открывая проход к отверстию 5.

Клапан быстрого выхлопа (рис. 5.21) служит для повышения быстродействия пневмоприводов путем уменьшения сопротивления выхлопной линии.

Рис. 5.21. Пневмоклапан быстрого выхлопа

Применение такого клапана (рис. 5.21, в) обеспечивает увеличение скорости втягивания штока пневмоцилиндра 1 под действием пружины. При включении пневмораспределителя 5 сжатый воздух проходит через клапан быстрого выхлопа 3, который пропускает его в поршневую полость цилиндра по трубопроводу 2, обеспечивая перемещение поршня влево. При выключении пневмораспределителя 5 давление в трубопроводе 4 падает, клапан быстрого выхлопа переключается, обеспечивая выпуск воздуха из полости пневмоцилиндра в атмосферу, минуя трубопровод 4 и пневмораспределитель 5. На рис. 5.21, а показана схема клапана быстрого выхлопа. Отверстие 2 клапана присоединяется к полости цилиндра. Сжатый воздух от распределителя подводится к отверстию 1. Отверстие 3 соединяется с атмосферой. На рис. 5.21, а показано положение клапана быстрого выхлопа при наполнении полости пневмоцилиндра сжатым воздухом. На рис. 5.21, б показано положение клапана при быстром опорожнении этой же полости цилиндра.

Пневмоклапаны последовательности предназначены для контроля рабочего цикла по давлению (разности давлений) в пневматических системах управления путем подачи пневматического сигнала при возрастании контролируемого давления (разности давлений) до заданной величины. Такие клапаны применяют также для переключения пневматически управляемых узлов в системах, когда нельзя использовать конечные выключатели (например при переменной длине хода поршня). На рис. 5.22 приведена конструкция активного клапана последовательности.

Рис. 5.22. Пневмоклапан последовательности

Чтобы избежать ложного сигнала до начала и при движении поршня цилиндра, предусмотрен дифференциальный поршень 2, полости которого сообщаются с напорной (отверстие Цн) и выхлопной (отверстие Ца) полостями цилиндра. Так как до начала движения и при движении поршня цилиндра разность давлений в его полостях меньше, чем после окончания хода, дифференциальный поршень 2 надежно удерживается в верхнем положении пружиной 3, настраиваемой винтом 5, и давлением в выхлопной полости, действующим на большую площадь поршня 2. После прохода поршня цилиндра в крайнее положение и его останова давление в напорной полости становится равным давлению в магистрали, а в выхлопной полости - атмосферному. Вследствие этого поршень 2, преодолевая действие пружины 3, перемещается вниз и через толкатель 4 перемещает клапан 1, тем самым соединяя его выход 0 с каналом питания П. На выходе образуется пневматический сигнал, который может использоваться для реверса этого пневмоцилиндра или управления работой других элементов схемы.

Устройство, открывающееся для сброса сжатого воздуха в атмосферу при превышении установленного давления воздуха и закрывающееся при восстановлении его до величины, близкой к заданной, называют предохранительным клапаном. В промышленности нашли применение предохранительные клапаны прямого действия пружинного типа с диаметрами условных проходов до 25 мм. На рис. 5.23 показан предохранительный клапан прямого действия.

Рис. 5.23. Предохранительный пневмоклапан

При превышении заданного давления, определяемого настройкой пружины 3, клапан 2 отходит от седла 1, обеспечивая свободный выход воздуха в атмосферу. Приспособление для принудительного открытия дает возможность продувкой проверить исправность клапана. При приложении усилия к кольцу 5 пружина сжимается и клапан 2 освобождается от ее воздействия. Если клапан не заклинен, то он отходит от седла, обеспечивая выход сжатому воздуху. Для исключения возможности перенастройки клапана применен защитный колпачок 4.

5.5. Гидравлические дроссели.

Назначение дросселей - устанавливать желаемую связь между пропускаемым расходом и перепадом давления до и после дросселя. По характеру рабочего процесса дроссели являются гидравлическими сопротивлениями с регламентированными характеристиками. Применение дросселей в качестве регулирующих элементов требует от них двух качеств:

1) возможности получения заданной характеристики, т.е. зависимости р = f (Q) желаемого вида;

2) сохранения стабильности характеристики при эксплуатации, а именно ее малой зависимости от изменения температуры (от вязкости) жидкости, неподверженность засорениям, облитерации.

Рассмотрим с этих позиций главные типы гидравлических сопротивлений и оценим возможность их использования в качестве регулирующих дросселей.

Использование к качестве дросселей капилляров, т.е. длинных трубок со значительными сопротивлениями трения в зоне ламинарного течения позволяет получать дросселирующие элементы с линейной взаимосвязью между расходом Q и потерей р давления, что весьма желательно. Линейные ламинарные дроссели применимы только при малых скоростях жидкости, т.е. при малых значениях потери р (обычно р < 0,3 МПа) и в условиях достаточно стабильной температуры при эксплуатации. Ввиду большой длины капилляров их выполняют обычно в виде винтов 1 (рис. 5.24) с прямоугольным сечением резьбы в хорошо подогнанной по наружному диаметру гильзе 2. Дроссель на рис. 5.24 регулируемый. Вращением винтовой головки 3 работающая длина l_К винта и, следовательно, характеристика дросселя могут изменяться.

Рис. 5.24. Винтовой дроссель

Из-за указанных ограничений линейные дроссели с ламинарным течением, несмотря на удобный вид характеристики, применяют редко.

Капилляры с турбулентным течением жидкости имеют в широком диапазоне Q сложный характер зависимости р = f (Q), отличный от квадратичного из-за переменности коэффициента трения . Поэтому квадратичные капиллярные дроссели применимы в условиях незначительных изменений р и Q, что соответствует условиям в предохранительном клапане при небольшом диапазоне изменения вязкости. Во избежание засорения и облитерации размер проходов капилляров должен быть не менее 0,6-0,8 мм при условии фильтрации жидкости. Широко применяют в качестве дросселирующих устройств местные сопротивления, используемые в зоне квадратичных режимов течения. Подбор сопротивлений дросселей выполняют опытным путем. На рис. 5.25 показан игольчатый регулируемый квадратичный дроссель на базе конусного клапана. Для плавности регулирования угол конусности  запирающего элемента делают по возможности малым (10-20°).

Рис. 5.25. Игольчатый дроссель

На рис. 5.26 показан крановый регулируемый дроссель с плоской дросселирующей щелью 1 в поворачиваемой пробке 2. Ориентировочно коэффициент расхода такой щели   0,8. Совместно со стенкой корпуса щель образует плоский сходящийся насадок 3 переменной угловой протяженности, устанавливаемой поворотом пробки при настройке. Для плавности регулирования щели делают узкими.

Рис. 5.26. Щелевой дроссель

В системах гидроавтоматики широко используются квадратичные дроссели для малых расходов, но с необходимостью обеспечения значительного понижения давлений. Из общего уравнения пропускной способности для местных сопротивлений видно, что такие дроссели должны иметь малую площадь S; следовательно они будут легко засоряться, облитерироваться, изменяя при этом характеристики. Поэтому получили распространение пакеты дросселей (рис. 5.27, а), составленные, как правило, из шайб с отверстиями, представляющими цилиндрические насадки.

а - с цилиндрическими насадками; б - с цилиндрическими

насадками и диаметральными щелями

Рис. 5.27. Пакетные дроссели

В пакете каждый насадок работает при малом перепаде давления и поэтому может иметь приемлемый размер прохода (d  0,6 - 0,8 мм). Сопротивление пакета должно равняться сумме сопротивлений отдельных насадков, однако на практике это часто не соблюдается по причине взаимного влияния насадков в пакете. Это возможно при малых размерах l₁ и l₂ (рис. 5.27, а) и главным образом из-за сближения осей отверстий по углу расположения. В последнем случае струя из предыдущего отверстия влияет на условия втекания в последующее и сопротивление системы резко уменьшается. Сборка таких дросселей требует взаимной фиксации шайб. Этих недостатков не имеет пакет дросселей, изображенный на рис. 5.27, б, состоящий из шайб с центральными отверстиями и шайб с диаметральными шлицами. В нем не нужны разделительные и безразлично взаимное расположение шайб при сборке. Шлицы, как и насадки имеют значительное сопротивление и поэтому в целом дроссели такого типа при реализации того же сопротивления имеют меньшее число шайб и более устойчивые характеристики. Важным свойством квадратичных дросселей, нарушающим стабильность их характеристик, является возможность их работы в режимах безотрывного и отрывного течений. Для дросселей, образованных цилиндрическими насадками, этого явления можно избежать, если на выходе из каждого насадка поддерживается достаточно высокое давление, исключающее кавитацию в нем. В этом отношении удобны пакетные дроссели.