1.8. Гидро- и пневмоаппаратура.

(усл. обозн.: ГОСТ 2.781 - 68)

Гидро- или пневмоаппаратом называется устройство гидро- ил пневмопривода, которое выполняет хотя бы одну из следующих функций:

1. изменяет или ограничивает направление потока жидкости или воздуха;

2. открывает или перекрывает поток рабочей ж. или в.;

3. изменяет параметры потока (расход, давление) или поддерживает их заданное значение.

Гидро и пневмоаппарты классифицируются по следующим признаком:

1. По конструкции запорно – регулирующего эл – та:

   1. золотники;

   2. краны;

   3. клапаны.

2. По принципу воздействия на запорно – рег. эл – т:

   1. клапаны;

   2. аппараты неклапанного действия. (заг., краны)

3. По возможности регулирования:

   1. регулируемые;

   2. нерегулируемые.

4. По характеру открытия проходного сечения:

   1. регулирующие;

   2. направляющие.

5. По назначению:

   1. клапаны давления;

   2. дроссели;

   3. распределители;

   4. обратные клапаны.

Для конструкции любого гидро- пневмоаппарата характерно наличие запорно – регулирующего элемента, которым является подвижная деталь (клапан (а), золотник(б), кран(в)). Эта деталь при перемещении частично или полностью перекрывает рабочее проходное сечение гидропневмоаппарата.

Основными параметрами гидроаппаратов являются (ГОСТ 16517 - 76):

• условный проход D_у;

• расход рабочей жидкости (воздуха)Q, м³/с;

• номинальное давление раб. Жидкости, воздуха, р_ном, Па;

• перепад давлений, , Па;

• площадь рабочего проходного сечения, S, м²;

• масса гидропневмоаппарата, кг.

Под характеристикой гидроаппарата понимают функциональную зависимость между определенными параметрами: Q (),Q(S),(S)…((X)).

1.9. Клапаны

Клапан (давления)– гидропневмоаппарат, где величина открытия рабочего проходного сечения изменяется под действием потока рабочей жидкости, проходящей через него. Различают(1 по назначению предохранит., переливные) (а)напорные,(б)редукционные и(в) разности и соотношения давлений клапаны.(2)По воздействию потока на запорно – регулирующий эл – т: клапаны прямого и и непрямого(из осн. и вспом. клапанов)действия.(3 По конструкции запорно – рег. эл – та: а) шаровые; б) конус; в) золотник)

Предохранительные клапаны – для предохранения г. и п. приводов от давления рабочей среды, превышающего установленное. Эти клапаны относятся к клапанам эпизодического действия. Осн. технические требования к предохр. клапаном: высокая герметичность сопряжения седло – клапан, стабильность давления настройки клапана (5%). По конструкции запорно – регулирующих эл – ов различают шариковые и конусные. Конструктивно данные клапаны состоят из корпуса 1, запирающего эл – та 2, цил. Пружины 3 и регулировочной шайбы 4. В корпусе обязательно наличие двух отв – Ий: подводящего(А)и отводящего(Б). принцип работы основан на управлении силой пружины Р₀силы давления Р_дна запорно – регулирующий эл – т:

Р_д

При давлении (открытия)р₀, когда клапан начинает открываться:. Полное открытие клапана осуществляется его подъемом от седла на высоту h:

,

где Q– расход жидкости через открытую щель клапана м³/с;

- к-т расхода щели;

d_ср– средний диаметр щели клапана, м;

d– угол наклона щели клапана (конусность): шариковый L = 45⁰; конический L = 30… 60⁰.

- плотность жидкости, кг/м³;

р_кл– потеря давления на щели клапана.

р_кл = р₀+_Q – изменение давления в гидролинии при пропускании через клапан расхода Q.

Изменение давления объясняется изменением усилия пружины при подъеме клапана:

р₁= р₀+ zh, z – жесткость пружины, Н/м.

_Q должно быть min. По заданному_Q можно определить требуемую жесткость пружины: z =_Q.

При закрытии клапана сила пружины превышает силу давления рабочей среды на запорно – регулирующий эл – т:

р_{закр ,}

где S– площадь затвора на которую действует давление рабочей среды:

Давление открытия р₀и закрытия клапана р_закр отличаются по значению: разница между ними – гистерезис клапана р_гист= р₀– р_закр. При создании гидросистем стремятся кза счет уменьшения площади опорного пояска и уменьшения сил трения между запорно – регулирующим эл – Ом и седлом клапана.

Одной из основных хар – к предохр. клапанов является герметичность. Она обеспечивается, если между запорно – регулирующим эл – ом и седлом клапана под действием пружины создается замкнутая линия (полоса), а контактное напряжение на опорной пов – ти значительно превышает давление жидкости:

_{- сила}

> р₀^{- давление}

Переливные клапаны предназначены для поддержания заданного давления в напорной линии путем непрерывного слива рабочей жидкости во время работы. Запорно – рег. эл – т: конус, шарик, золотник. К ним не предъявляют высоких требований и часто делают в виде золотников. Используют пружины с малой жесткостью.

Редукционный клапан – клапан давления, предназначенный для поддержания давления в отводимом от него потоке жидкости или газа более низкого, чем давление в подводимом потоке. Их применяют там, где от одного источника питаются несколько потребителей, работающих при разных давлениях. Принцип работы редукционного клапана прямого действия: рабочая жидкость под давлением р₁подводится в полость А, откуда через проходное сечение В дросселируется в полость Б. давление р₂< р₁. при повышении редуцированного давления сверх расчетного золотник клапана перемещается вправо, сжимая пружину. При этом рабочее проходное сечение уменьшится, гидравлическое сопротивление увеличится и давление снизится. Если р₂понизится ниже расчетного, то золотник переместится влево под действием пружины дросселирующая щель увеличится, гидросопротивление уменьшится и давление поднимется до расчетного. Ур – ие равновесия клапана без учета сил трения и гидродинамического давления имеет вид

Р₁+ zh =Sp₂, где

Р₁– сила пружины при предварительной деформации, Н; z – жесткость пружины, Н/м; h – ход золотника, м; S – площадь торца золотника, м²; р₂– редуцированное давление, Па.

Для обеспечения стабильного редуцированного давления следует устанавливать пружину малой жесткости.

Клапан разности давлений – клапан давления, предназначенный для поддержания заданной разности давлений в подводимом и отводимом потоках.

Конструктивно клапан состоит из корпуса, запорно – регулирующего эл – та (клапана), пружины и рег. прокладки. Под действием р₁клапан перемещается вправо, и жидкость(из полости А)поступает в полость Г, откуда через отверстие Б (дроссель) переливается в полость В. Условие равновесия клапана имеет вид:

,

откуда разность давлений: const.

Клапан разности давлений открывается при условии:

.

Такие клапаны применяют в качестве подпиточных.

Гидравлические клапаны соотношения расходов предназначены для поддержания заданного соотношения расходов рабочей жидкости в двух или нескольких параллельных потоках. Их подразделяют на делители и сумматоры. Основными параметрами гидроклапанов соотношения расходов явл –ся: условный проход, номинальное давление, расход жидкости, перепад давлений при р_maxи погрешность деления. Применяют при наличии неск. Потребителей и одного источника и наоборот. Обратные клапаны предназначены для свободного пропускания ж. и г. в одном направлении и для перекрытия их движения в обратном направлении. Запорный эл – т - шарик или конус. По конструкции похож на предохранительный, но пружина малой жесткости, предназначенная лишь для преодоления сил трения при посадке. На корпусе этих клапанов наносят стрелку, указывающую направление дв. рабочей ж. и г. Обратные клапаны применяют в схемах, состоящих из нескольких насосов или насоса и гидропневмоаккумулятора для исключения их взаимного влияния при одновременной работе; в блоках фильтрации для обеспечения дв. ж. или газа в одном направлении; в г/п с замкнутой циркуляцией как подпиточные клапаны. Основными параметрами обратных клапанов являются условный проход; номинальное давление; номинальный расход; перепад давлений при номинальном расходе; утечки рабочей жидкости при р_ном.

Гидравлический замок – гидроаппарат, работающий как обратный клапан при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии последнего пропускающий жидкость в обоих направлениях. Применяют для автоматического стопорения выходных звеньев гидродвигателей.