Давление в переливном клапане (8 видео)

Гидравлические клапаны (гидроклапаны) давления – регулирующие гидроаппараты, предназначенные для управления давлением рабочей жидкости в гидроприводе. К ним относятся напорные (предохранительные и перелевные), редукционные клапаны, клапаны разности давления и другие.

В гидроприводе строительных и дорожных машин наибольшее распространение получили напорные клапаны, например, в гидроприводе полноповоротного экскаватора устанавливают от 8 до 14 напорных клапанов, в гидроприводе стрелового самоходного крана – от 4 до 12, в гидроприводе погрузчика – 4…5.

Напорные клапаны предназначены для ограничения или поддержания давления в гидролиниях путем непрерывного или эпизодического слива рабочей жидкости. В зависимости от функционального назначения их принято делить на предохранительные и переливные, несмотря на идентичность конструкций.

Предохранительные клапаны используются для защиты гидропривода от сверхустановленного давления рабочей жидкости путем слива жидкости в моменты увеличения этого давления. Это клапаны эпизодического действия, т. е. при нормальных давлениях они закрыты и открываются лишь при давлении рабочей жидкости в гидросистеме, превышающем установленное.

Переливные клапаны поддерживают заданное давление благодаря непрерывному сливу жидкости во время работы. Их широко применяют в гидроприводах с дроссельным регулированием.

Напорные клапаны различают по следующим признакам:

· по конструкции запорно-регулирующего элемента – шарикового, конического и золотникового типа;
· по воздействию на запорно-регулирующий элемент – прямого и непрямого действия.

В клапанах прямого действия открытие запорно-регулирующсго элемента (образование рабочего проходного сечения) происходит в результате непосредственного воздействия потока рабочей жидкости на этот элемент. С ростом номинального давления и расхода резко увеличиваются усилия и размеры пружин клапанов прямого действия, что ведет к возрастанию габаритов самого клапана. Поэтому в гидроприводах с высоким давлением (более 25 МПа) чаще всего применяются клапаны непрямого действия (двухкаскадныс клапаны), представляющие собой совокупность двух клапанов: основного (второй каскад) и вспомогательного (перный каскад). В этих клапанах рабочее проходное сечение основного клапана изменяется в результате воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент вспомогательного клапана.

Видео:Как работают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия?Скачать

Схема напорного клапана прямого действия привсдсна на рис. 2.1. В корпусе 2 (а) имеются каналы для подсоединения клапана к гидролинии, в которой требуется ограничить давление, а также канал для подсоединения к сливной гидролинии. В корпусе размещены запорно-регулирующий элемент 1 шарикового типа, пружина 3 и регулировочнй винт 4. Запорно-регулирующий элемент (шарик) под действием усилия пружины прижимается к седлу и закрывает рабочее окно клапана, При повышении давления в защищаемой клапаном гидролинии на шарик будет действовать сила давления жидкости, превышающая усилие пружины. Шарик отойдет от седла и пропустит часть жидкости на слив, ограничивая давление в гидролинии. Давление настройки клапана регулируется изменением усилия пружины с помощью винта.

1 – шарик; 1’ – золотник; 2 – корпус; 3 – пружина; 4 – регулировочный винт

Рисунок 2.1. Схема напорного клапана прямого действия шарикового (а) и золотникового (б) типа и условное обозначение (в)

Такая конструкция проста и надежна в работе, не требует точной подгонки шарика к седлу, малочувствительна к загрязнению рабочей жидкости. Однако шариковые напорные клапаны применимы лишь при относительно небольших давлениях и кратковременном действии, так как при длительной работе шарик вследствие вибрации неравномерно вырабатывает (разбивает) седло клапана. Поэтому данные клапаны используют в качестве предохранительных в гидросистемах низкого давления, поскольку в этом случае клапан работает эпизодически.

В качестве переливных клапанов по этой причине применяются, как правило, клапаны с запорно-регулирующим элементом золотникового типа, схема одного из которых приведена на рис. 2.1, б.

Рассмотрим одну из схем напорного клапана непрямого действия (рис. 2.2, а). В корпусе 1 размещен основной клапан конического типа 7, выполненный вместе с поршнем 6. Вспомогательный клапан, управляющий основным, содержит шарик 2, пружину 3 и регулировочный винт 4. Напорная полость А с помощью дросселя 8 соединяется с рабочей полостью Б вспомогательного клапана и полостью Г основного клапана для уменьшения усилия пружины 5. Полость В через канал Д соединяется со сливной гидролинией.

При давлении в напорной гидролинии и полости А, меньшем давления настройки, шарик под усилием пружины 3 закрывает рабочее проходное сечение вспомогательного клапана. При этом давление в полости Г основного клапана равно давлению в полости А, а так как эффективные площади поршня со стороны полостей А и Г выбираются равными, то суммарное усилие на клапан, создавасмое давлением жидкости, будет равно нулю. Рабочее проходное сечение основного клапана под действием пружины 5 будет закрыто.

а – схема; б – условное обозначение

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Рисунок.2.2. Напорный клапан непрямого действия

При давлении рабочей жидкости в полости А больше допустимого увеличивастся давление в полости Б. При этом открывается шариковый клапан и рабочая жидкость поступает в полость В и по каналу Д в сливную гидролинию. Появление расхода жидкости через дроссель и вспомогательный клапан приводит к уменьшению давления в полости Г основного клапана. Под действием давления в полости А поршень сместится вверх и откроет рабочее окно основного клапана. При этом давление в напорной гидролинии и полости А падает, поршень смещается вниз и клапан закрывается.

Читайте также: Мембрана 7a fe lean burn клапан

Величина давления настройки клапана непрямого действия определяется усилием пружины 3, которое изменяется с помощью регулировочного винта 4.

В зависимости от последовательности установки и срабатывания предохранительные клапаны условно разделяются на первичные и вторичные.

Первичные клапаны обычно устанавливают в напорной гидролинии насоса или в напорной секции гидрораспределителя. Они предохраняют насос от сверхустановленных давлений, обеспечивают его разгрузку.

Вторичные клапаны устанавливают в гидролинии после гидрораспределителя или прикрепляют на корпусе гидрораспределителя к его рабочим отводам. Эти клапаны предохраняют гидродвигатели и другие гидроагрегаты от сверхустановленных давлений, возникающих от реактивных или инерционных нагрузок в гидродвигателях. Конструкции гидроклапанов давления отличаются большим разнообразием.

Предохранительный клапан, установленный в гидросистеме, предназначен для защиты насоса и гидроцилиндра от перегрузки. При увеличении частоты вращения двигателя клапан ограничивает подачу рабочей жидкости в гидросистему и давление в ней. Клапан отрегулирован на давление 12,5МПа и опломбирован. В корпусе 5 предохранительного клапана установлен золотниковый клапан (гильза 11, золотник 13, пружина 12) и шариковый клапан с шариком 16.

1 — колпак;
2 — регулировочный винт;
3,12 — пружины;
4 — гайка;
5 — корпус;
6,14,18 — уплотнительные прокладки;
7 – пробка (заглушка технологического отверстия);
8 — седло клапана;
9 — заглушка клапана;
10 — уплотнительное кольцо;
11 — гильза;

12 — пружина;
13 — золотник;
15 — седло клапана;
16 — шарик клапана;
17 — гайка;
I — полость, сообщающаяся с напорной гидролинией;
II,II — каналы, сообщающиеся со сливной гидролинией;
IV — канал;
VI — канал, соединенный с гидравлическим рулевым механизмом (гидрорулем);
VIII — канал, соединенный с напорной гидролинией (насосом гидросистемы);
V,VII — дроссельные отверстия;

Действие предохранительного клапана. Рабочая жидкость подается в полость VIII и, пройдя дроссельное отверстие VII, поступает к гидравлическому рулевому механизму. С увеличением расхода через дроссель VII увеличивается и давление в полостях VIII и I. При определенном (расчетном) расходе давление в полости I достигает такой величины, что сила, действующая на торец золотника 13, превышает сопротивление пружины 1, золотник смещается вправо (по рисунку) и открывает окна в гильзе 11. Рабочая жидкость проходит в полость II, соединенную со сливной гидролинией. В дальнейшем с увеличением подачи жидкости в полость VIII расход через дроссель VII увеличивается незначительно, а излишек жидкости поступает в сливную гидролинию. Таким образом, ограничивается подача жидкости к гидрорулю.При увеличении давления в полости VI увеличивается давление и в связанной с ней через дроссель V полости IV. При определенном давлении в полости IV открывается шариковый предохранительный клапан и жидкость из этой полости поступает в полость II. После этого увеличение давления в полости IV прекращается. Давление в полости VI и в связанных с ней полостях VIII и I продолжает увеличиваться, пока не достигнет величины, обусловленной сопротивлением дросселя V расходу, созданному клапаном 16. Одновременно золотник 13, преодолевая усилие пружины 12,занимает положение, обусловленное перепадом давления жидкости в полостях I и IV, открывая окна в гильзе 11 на величину, обеспечивающую сброс избыточного давления. Таким образом, ограничивается давление в системе рулевого управления. Давление регулируется винтом 2.

Настройка переливного клапана определяет максимально возможный уровень давления в гидросистеме.

Видео:Клапан сброса давления (Предохранительный клапан. Переливной клапан) (pressure relief valve).Скачать

В задаче с автокраном давление в гидросистеме должно быть повышено путем поджатия регулировочной пружины переливного клапана, причем величина давления должна быть такой, чтобы усилия, развиваемые цилиндрами, были достаточны для вывешивания автокрана с грузом. Иначе, если вывесить только автокран с противовесом, при подъеме груза давление в гидроцилиндрах увеличится, переливной клапан, настроенный только на давление от веса крана, откроется, и рабочая жидкость будет уходить на слив. Гидроцилиндры «просядут», что может привести к аварии — опрокидыванию крана!

Основной особенностью совместной работы в гидросистеме объемного нерегулируемого насоса и напорного переливного клапана является периодическое деление подачи насоса между гидросистемой (потребитель) и сливом через переливной клапан.

Наглядное представление об этом можно получить, наложив характеристику переливного клапана на характеристику объемного насоса.

Гидравлическая характеристика гидроагрегата автокрана (нерегулируемый насос с предохранительным клапаном)

Выбор давления настройки переливного клапана, которым устанавливается максимальное давление во время лабораторной работы, должен быть как минимум на 10 бар меньше настройки предохранительного клапана, установленного на гидроагрегате и настроенного на 60 бар, иначе неизбежны ошибки при определении величины расхода в гидросистеме, т.к. часть расхода будет уходить не только через переливной, но и через предохранительный клапан.

Лабораторная работа № 2

Течение жидкости

Потери давления по длине трубопровода и на местных сопротивлениях

Цель работы

Научиться определять режим течения жидкости в трубопроводе и практически снимать гидравлические характеристики — потери давления по длине трубы и на местных сопротивлениях (в гидроаппаратах)

Читайте также: P0506 ошибка ваз 2112 16 клапанов

Потери давления по длине трубопровода

Видео:Клапан предохранительный регулируемый 10-250 бар в линию гидросистемы.Скачать

Схему проливки трубопровода изобразить на аудиторной доске с помощью аппликационных моделей.

Постановка задачи

Необходимо механизировать подачу заготовок в рабочую зону сверлильного станка посредством гидравлического цилиндра одностороннего действия. Расстояние от насосной станции до места установки гидроцилиндра 2,3 метра, трубопровод, ведущий к нему, имеет диаметр 3 мм. Для регулирования скорости движения штока установить в трубопроводе дроссель.

Схема проливки трубопровода

После сборки и проверки гидравлической системы на стенде-тренажере уменьшить до минимума поджатие регулировочной пружины переливного клапана 2 (клапан 2 полностью открыть).Включить гидростанцию 1 и настроить переливной клапан 2 таким образом, чтобы давление p₁, фиксируемое манометром 3, стало равным первому значению в таблице (10 бар).

Распределитель 6 переключить на 20 с. В течение этого времени занести в таблицу значения давлений p₁ и р₂, которые фиксируются соответственно манометрами 3 и 5.

Зарегистрировать объем масла в мерной емкости 7. Открыть сливной кран 8 мерной емкости 7 для слива жидкости. Расход Q (л/мин) определяется умножением измеренного объема на три.

Опыт повторить три раза. Среднее значение расхода Q занести в таблицу.

Повысить давление p₁ до следующего значения, указанного в таблице, повторить опыт.

Таблица (пример заполнения)

Р_1, бар	10	15	20	25	30	35	40
р₂, бар	0	0	0	0	0	0	0
Δр, бар	10	15	20	25	30	35	40
V(за20с), л	0,3	0,5	0,59	0,74	0,95	1,1	1,2
Q, л/мин	0,9	1,5	1,77	2,22	2,85	3,3	3,6

Построить график зависимости Δp= f( Q) для испытуемого трубопровода:

Потери давления в трубопроводе

Вывод: с увеличением расхода через трубопровод его гидравлическое сопротивление, выраженное через падение давления Δр на нем, увеличивается. Линейная зависимость падения давления от расхода означает, что течение в тру6 oпроводе носит ламинарный характер.

Потери давления на дросселе

Схему проливки трубопровода изобразить на аудиторной доске с помощью аппликационных моделей (схему можно получить путем незначительного изменения схемы, составленной для проливки трубопровода).

Схема проливки дросселя

Перед началом эксперимента дроссель 4 полностью закрыть, затем открыть примерно на треть. Порядок проведения эксперимента аналогичен описанному выше.

Р_1, бар	20	25	30	35	40	45	50
р₂, бар	0	0	0	0	0	0	0
Δр, бар	20	25	30	35	40	45	50
V(за20с), л	0,14	0,6	0,7	0,9	1,06	1,1	1,2
Q, л/мин	0,42	1,8	2,1	2,7	3,18	3,3	3,6

Потери давления на дросселе

Вывод: падение давления Δр на дросселе повышается с увеличением расхода через него. Зависимость падения давления от расхода носит квадратичный характер, что указывает на турбулентный режим течения жидкости.

Суммарное гидравлическое сопротивление трубопровода и дросселя для случая их последовательного соединения может быть определено их суммарной гидравлической характеристикой.

Суммарные потери давления на дросселе и трубопроводе

Так, например, для расхода в 2 л/мин суммарное падение давления будет складываться из падения давления в трубопроводе Читайте также: Как гнутся клапана при обрыве ремня грм

Показания манометров	1.2	1.4	1.5
при выдвижении штока цилиндра 1.0	12	5	5
шток выдвинут	50	15	0
при втягивании штока цилиндра 1.0	5	12	25
шток втянут	0	0	50

Привод долбяка производится гидроцилиндром 2.0, управление которые осуществляется 4/3 распределителем 2.1 с перекрытой линией Р в средней позиции. Это условие необходимо для того, чтобы во время реверса или остановки гидроцилиндра 2.0 не происходило падения давления в линий нагнетания ниже уровня, обеспечивающего нормальную работу редукционного клапана 1.3.

Для проведения лабораторной работы гидравлическая схема долбежного станка собирается на стенде-тренажере без цилиндра 2.0 и цепи его управления.

Видео:Редукционный гидравлический клапан VRPRLСкачать

Включить гидростанцию и настроить переливной клапан 0.2 (показана манометра 0.3) на 50 бар.

Дроссель 1.6 полностью открыть. Переключить распределитель 1.1. После достижения штоком гидроцилиндра 1.0 выдвинутого крайнего положена редукционный клапан 1.3 настроить таким образом, чтобы манометр 1.4показывал 15 бар.

Снять показания манометров при работе гидроцилиндра 1.0 и заполнить таблицу:

Дроссель 1.6, создающий подпор в штоковой полости гидроцилиндра 1.0 , настроить таким образом, чтобы во время выдвижения штока манометр 1.5 показывал 20 бар.

Снять показания манометров при работе гидроцилиндра 1.0 и заполнить таблицу:

Показания манометров	1.2	1.4	1.5
при выдвижении штока цилиндра 1.0	40	10	20
шток выдвинут	50	15	0
при втягивании штока цилиндра 1.0	5	12	25
шток втянут	0	0	50

Вывод: приналичии сопротивления выдвижению штока гидроцилиндра 1.0 давление в его поршневой полости достигает только 12-15 бар, несмотря на то, что давление настройки переливного клапана системы 0.3 составляет 50 бар. При закрытом дросселе 1.6 давление может повышаться лишь до тех пор, пока показание манометра 1.4 не станет равным 15 бар; при этом поршень остановится, а редукционный клапан закроется.

Выдвинуть шток гидроцилиндра 1.0. Отсоединить линию питания Р, ведущую к редукционному клапану 1.3 в месте подключения к распределителю 1.1 (канал А). Переключить распределитель 1.1 и убедиться в наличии течения в канале Т редукционного клапана 1.3 через стекло мерного бака.

Снять показания манометров при втягивании штока гидроцилиндра 1.0 и заполнить таблицу:

Показания манометров	1.2	1.4	1.5
при втягивании штока цилиндра 1.0	12	15	30
шток втянут	12	15	50

Когда шток гидроцилиндра 1.0 достигнет втянутого положения, показание манометра 1.4 некоторое время будет сохраняется на уровне 15 бар, но из-за внутренних перетечек в редукционном клапане 1.3 давление постепенно начнет падать. Это повлечет за собой изменение соединения каналов клапана с А→Т на Р→А. Так как рабочая жидкость от насоса не поступает на вход Р редукционного клапана, то давление упадет до нуля.

Вывод: скачки давления или повышение давления сверх установленной величины на выходе трехлинейного редукционного клапана (в канале А) сопровождаются соединением выхода с линией слива Т.

На практике вместо дросселя с обратным клапаном 1.6 часто устанавливают предохранительный клапан с параллельно установленным обратным клапаном. В результате предотвращается возникновение высоких значений противодавления при прямом ходе поршня (вследствие преобразования давления на поршне).

Однако, поскольку в нашем случае система запитывается редуцированным давлением, то и на сливе не может возникнуть чрезмерных давлений. Поэтому здесь применен дроссель с обратным клапаном. Кроме того, этот гидроаппарат значительно дешевле предохранительного клапана и потому зачастую применяют именно его.

Видео:Редукционный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Схема а — давление прессования настраивается редукционным клапаном.

На входе редукционного клапана 1.3 поддерживается давление 50 бар, определяемое настройкой переливного клапана 0.2. Давление в поршневой полости гидроцилиндра 1.0 не будет превышать 30 бар (давление настройки редукционного клапана), а при полностью выдвинутом штоке будет равняться этому значению. Если от гидростанции 0.1 производится питание других гидродвигателей, то только у гидроцилиндра 1.0, перед которым установлен редукционный клапан 1.3, поддерживается давление жидкости 30 бар, рабочее давление остальных двигателей будет определяться настройкой переливного клапана 0.2 (если распределитель 1.1 не находится в нейтральной позиции).

Схема 6 — давление прессования настраивается напорным клапаном.

Напорный клапан 1.2, установленный параллельно линии питания поршневой полости гидроцилиндра 1.0, поддерживает в ней давление 30 бар. Если от гидростанции 0.1 производится питание других гидродвигателей, то при включенном распределителе 1.1 давление во всей гидросистеме составит 30 бар, а не 50 бар, на которые настроен переливной клапан 0.2.

При включенном распределителе 1.1 и продолжительных выдержках времени насосу необходимо создавать давление 30 бар, а не 50, как в схеме а, что позволяет экономить электроэнергию.