Напорные гидроклапаны

Напорные гидроклапаны предназначены для ограничения давления в подводимых к ним потоках рабочей жидкости. Они служат как предохранительные гидроклапаны гидросистемы от давления, превышающего установленное.

В зависимости от условий напорные гидроклапаны работают постоянно или эпизодически - только в момент резкого повышения давления в гидросистеме.

При постоянной работе напорные гидроклапаны перепускают рабочую жидкость на слив, поддерживая тем самым постоянное давление в гидросистеме, и называются переливными.

При эпизодической работе напорные гидроклапаны срабатывают только при резком увеличении давления в гидросистеме и поэтому являются как бы аварийным устройством и называются предохранительными гндроклапанами.

Клапанный гидроаппарат имеет запорно-регулирующий элемент в виде клапана. По конструкции запорно-регулирую-щего элемента клапанные гидроаппараты делятся на шариковые, конические и золотниковые.

Принципиальная схема устройства шарикового и конического напорных гидроклапанов представлена на рис. 10.7, а и б.

Шариковый гидроклапан имеет корпус 6, шарик 5, пружину 4, регулировочный винт 3, подводящее отверстие 1, отводящее отверстие 2, седло клапана 7. Пружина гидроклапана 4 отрегулирована при помощи винта 3 на требуемое давление. Как только давление в гидросистеме окажется выше требуемого, шарик 5 поднимется вверх, сожмет пружину 4 и жидкость через отверстие 1 в седле клапана и отверстие 2 сбрасывается в сливную линию. При уменьшении рабочего давления в гидросистеме пружина 4 прижимает шарик 5 к седлу 7 и снова восстанавливается заданное давление.

Рис. 10.7. Принципиальная схема устройства шарикового (а) и конического (б) напорных гидроклапанов

Шариковые клапанные гидроаппараты имеют простое устройство, мало чувствительны к загрязнению и поэтому получили значительное распространение в гидроприводах для невысоких давлений, малых расходов и в гидросистемах, где гидроклапан редко срабатывает. Для больших давлений размеры пружины могут быть очень велики. Поэтому для больших давлений и расходов шариковые гидроаппараты употребляются в комбинации с клапанами конусного типа (рис. 10.7, в).

Принцип работы такого гидроаппарата заключается в следующем. Жидкость под давлением поступает через подводящий трубопровод 1 в полость 10. В плунжере 9 имеется жиклерное отверстие 3, соединяющее полость 10 с камерой 4. Клапан 2 под действием давления жидкости и пружины 5 прижимается к седлу 7 и перекрывает сливное отверстие 12. Если в камере 4 давление жидкости окажется выше допустимого, то клапан (шарик) 8 поднимется вверх и сожмет пружину 6, тогда жидкость из камеры 4 пойдет через отверстие 7 на слив, давление в камере 4 уменьшится, клапан 2 сместится влево и жидкость из трубопровода 1 начнет перетекать в сливное отверстие 12. Если давление в трубопроводе 1 и в камере 4 окажется недостаточным, чтобы удержать в приподнятом состоянии шариковый клапан 8, то тогда усилием пружины 6, шарик 8 снова прижмется к своему седлу и жидкость пойдет при заданном давлении через сливное отверстие 12.

Одним из конструктивных недостатков гидроаппаратов шарикового типа является вибрация шарика, вызываемая гидродинамическими силами, а также пульсацией подачи жидкости насосом. В результате вибрации седло клапана подвергается ударам, отчего оно быстро изнашивается. Для уменьшения силы ударов и частоты колебаний клапана применяют специальные гидравлические демпферные устройства. Демпферное устройство имеет камеру, плунжер, калиброванное отверстие диаметром 0,8...1 мм. При открывании клапана плунжер поднимается вверх и вытесняет жидкость из камеры через отверстие и на слив.

При прохождении жидкости через отверстие создается гидравлическое сопротивление, которое пропорционально скорости движения плунжера, что уменьшает частоту колебаний и силу удара запорно-регулирующего элемента (шарика или конуса) гидроаппарата и резко снижет вибрацию.

Напорные гидроклапаны используют как переливные для поддержания в гидросистеме постоянного давления, а также для дистанционной разгрузки гидросистемы или ее отдельных участков от давления. Они могут быть применены как подпорные гидроклапаны для создания противодавления, а также для обеспечения требуемой последовательности включения в работу исполнительных органов гидропривода.

На рис. 10.8 показан напорный гидроклапан с переливным золотником типа Г52. Пропускная способность таких гидроклапанов составляет от 18 л/мин (Г52-12) до 560 л/мин (Г52-19). Указанные гидроклапаны рассчитаны на максимальное рабочее давление до 5 МПа и минимальное не менее 0,3 МПа.

Напорный гидроклапан с переливным золотником типа Г52-1 применяют в случае необходимости предохранения гидросистемы от перегрузки, а также для поддержания в гидросистеме постоянного давления. Здесь постоянное давление обеспечивается шариковым клапаном и переливным золотником. Гидроклапан работает следующим образом. Жидкость от насоса поступает в полость 9, соединенную с полостями 11, 10 и 14, тогда давление на переливном золотнике 3 уравновешивается и пружина 4 прижимает золотник к корпусу 2.

На шарик 7 действуют с одной стороны давление, находящееся в полости 9, с другой - усилие пружины 8. Если давление в полости 9 больше, чем усилие, на которое настроена пружина, то шарик поднимется кверху от седла 5 и жидкость из полости 9 через клапан и отверстия в крышке 6 и корпусе 2 пойдет в полость слива 13 и в бак. Пружину 8 называют регулировочной, так как при ее помощи настраивается гидроклапан с переливным золотником на требуемое давление. Полость 9 пополняется жидкостью из полости 14 через демпфер 1, в связи с чем, создается перепад давления между полостями 9 и 14. С повышением давления в полости 11 увеличиваются силы, действующие на золотник снизу вверх, поэтому золотник приподнимается и соединяет полости и 14, а это уменьшает давление в полости 11, на которое настроена пружина 8. Следовательно, при движении жидкости из полости Ив полость 14 создается постоянное давление.

Рис. 10.8. Напорный гидроклапан с переливным золотником типа Г52

Если давление в полости 11 будет ниже, чем давление, создаваемое пружиной, то шарик 7 прижимается к седлу 5, поток жидкости из полости 9 в бак прекратится и в полостях 9, 10, 14 давление выравнивается. Пружина 4 передвинет золотник вниз и отсоединит полость 11 от полости 12.

Работа гидроклапана происходит без шума и вибрации благодаря демпферу 1. Ступенчатая форма золотника 3 повышает чувствительность клапана.

Напорные гидроклапаны типа Г52-1 выпускают для расходов 18; 35; 70; 140; 280 и 560 л/мин и имеют соответственно обозначения Г52-12, Г52-13, Г52-14, Г52-16; Г52-17 и ПГ52-19.

Напорные гидроклапаны с расходом до 150 л/мин рассчитаны на давление до 50-10⁵ Н/м², а с расходом 280 и 560 л/мин рассчитаны на давление 80-10⁵ Н/м².