Гидравлические клапаны ограничения давления (2 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.

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

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.

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.

Читайте также: Клапан выпускной вольво s60

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.

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

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

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.

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.

Видео:Редукционный гидравлический клапан VRPRLСкачать

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.

Читайте также: Клапан газовый электромагнитный мембрана

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.

Клапаны ограничения давления гидропривода гидравлических лифтов

Среди клапанов ограничения давления большую роль играет клапан, служащий для того, чтобы в гидравлической системе не допускалось неконтролируемое повышение давления. Такой клапан стравливает жидкость в резервуар, когда давление превышает заданные пределы.

Клапан ограничения давления прямого действия (рис.6.5) состоит из подвижного элемента 4, на который, с одной стороны, действует пружина 3, а с другой — давление жидкости в подводящем канале А.

В нормальных рабочих условиях подвижный элемент 4 под преобладающим действием пружины закрывает сообщение канала А со сливной линией В.

При повышении давления и достижения им заданного значения преобладающим становится воздействие давления. Подвижный элемент 4 перемещается влево, сжимая пружину, и направляет часть жидкости на слив.

Дальнейшее возрастание давления в канале А до номинального уровня приведет к дополнительному открытию выпускного канала В. Благодаря наличию дополнительного канала 5 наступит равновесие регулирующего элемента 4, когда сила давления

Видео:Почему стоит покупать гидравлический пресс с клапаном ограничения давления?Скачать

Читайте также: Соленоидный клапан для топливной

жидкости на правую торцевую часть будет уравновешена усилием пружины и давления на его левый торец, передаваемого через канал 5 с линии В.

Поскольку подвижный элемент находится в состоянии равновесия под противоположными действиями давления и пружины, а воздействие пружины пропорционально ее деформации, клапан ограничения давления прямого действия не может срабатывать при одном фиксированном давлении.

Давление изменяется от величины, действующей в начале открывания, до номинального значения.

При малых расходах жидкости различие величины давления срабатывания клапана не велико.

При больших расходах, характерных для гидравлических лифтов, возникает необходимость в увеличении рабочих сечений потока и усилий противодействующей пружины.

Это вызывает значительное расхождение между давлением начала открытия клапана и номинальным установившимся давлением, В связи с этим, процесс регулировки клапана вращением винта 1 существенно усложняется.

В таких случаях клапану ограничения давления прямого действия предпочитают управляемый (пилотируемый) клапан, в котором действие пружины заменяется действием давления вспомогательного управляющего потока жидкости.

Вариант конструкции управляемого клапана предельного давления представлен на рис.6.6.

Видео:Гидравлический предохранительный клапан (by pass) сборка и вариантыСкачать

Управляемый клапан состоит из двух взаимодействующих частей, которые могут устанавливаться и на расстоянии друг от друга.

Отверстие А сообщается с контролируемой линией, а отверстие В — со сливной.

Давление из зоны отверстия А, посредством канала 2, действует на заднюю стенку поршня 1 и через канал 4 — на активную поверхность поршенька клапана управления

который может иметь очень небольшие размеры. Поэтому сила давления жидкости на этот элемент, очень невелика, и можно использовать пружину 6 с малой силой противодействия, которая легко регулируется винтом 7.

В нормальных рабочих условиях нижняя торцевая часть штока поршня 1 закрывает отверстие В, под действием усилия пружины 8, которая также создает небольшую силу противодействия.

Когда давление А достигает значения, равного силе противодействия пружины 6, конус поршенька 5 открывает сообщение со сливной линией В через канал 3.

Поскольку давление на задней стенке поршня 1 уменьшается, сам поршень под действием давления в А поднимается, открывая сообщение между зоной А и сливной линией В.

Клапан ограничения управляемого давления значительно устойчивее клапана прямого действия. Он может регулироваться с хорошей точностью, поскольку расхождение между давлением открытия и номинальным давлением практически равно нулю.

Кроме того, поскольку открывание клапана происходит каждый раз при прохождении потока жидкости через осевой канал поршня 3, то клапан можно также использовать для частичного или полного сброса производительности насоса независимо от давления, которое устанавливается в управляемом канале. Достаточно, чтобы задняя камера поршня 1 была соединена со сливной линией. Это является условием безопасности, поскольку и при нормальной работе эффективность этого устройства постоянно контролируется.

Видео:Настройка предохранительного клапана на гидрораспределителях Р40 и Р80. Регулировка давления на Р40.Скачать

Рис.6.5.Клапан ограничения давления прямого действия: 1 — регулировочный винт; 2 — корпус; 3 -пружина; 4 — запорно-регулирующий элемент; 5

Рис.6.6 Схема управляемого клапана предельного давления: I — запорно-регулирующий элемент(ЗРЭ); 2 — канал поршня; 3 — осевой канал штока; 4 — канал корпуса; 5 — ЗРЭ клапана управления; 6 — пружина; 7 — регулировочный винт; 8 -пружина ЗРЭ 1