Гидроклапаны

Гидроклапаны применяются в различных устройствах приводов станков и автоматических линий, в частности, где требуется надежная фиксация рабочего органа от самопроизвольного перемещения вследствие утечек жидкости через неплотности сопрягаемых деталей или уплотнений, а также при повреждении гидролиний, находящихся за клапаном. Гидроклапаны контролируют давления.

В гидроприводах станков применяют предохранительные, подпорные, переливные, блокировочные и редукционные гидроклапаны (условные графические обозначения по ГОСТ 2.781—68).

Рассмотрим некоторые конструкции гидроклапанов.

Гидроклапан предохранительный с переливным золотником типа ПГ52-12 (рис. 107, а) предназначен для предохранения гидросистемы от перегрузки при повышении давления и установления верхнего предела давления для системы. Масло из нагнетательной линии через канал α и демпферное отверстие б в золотнике 5 поступает в полость е и под шариковый клапан 2, настроенный на определенное давление. Пока давление в системе не превысит усилия, на которое настроена пружина 1, гидравлически уравновешенный золотник 3 пружиной 4 удерживается в крайнем нижнем положении, перекрывая выход масла на слив. При повышении давления в гидросистеме шариковый клапан 2, преодолевая усилие пружины 1, открывается. Масло из полости е по каналу 2 поступает на слив, вследствие чего давление в полости е понижается. Равновесие сил, действующих на золотник 5, нарушается. Последний под давлением масла в полостях гид поднимается, соединяя линию нагнетания со сливом. Это приводит к уменьшению давления в гидросистеме.

При падении давления в системе ниже настройки пружины шариковый клапан 2 закрывается, не допуская прохода масла на слив. При этом давление в полостях в, д, е выравнивается, и золотник 5 под действием пружины 4 опускается, перекрывая слив масла в гидробак.

Регулирование предохранительных клапанов с переливными золотниками производится регулировочным винтом, имеющимся в его верхней части. Клапан настраивают под давление 3,5 МПа. Правильность регулирования проверяется по манометру.

Напорный гидроклапан типа Г54-2 (рис. 107, б) предназначен для предохранения гидросистем от перегрузки, для поддержания в них постоянного давления и для пропуска масла при достижении давления настройки.

Масло подводится в камеру α корпуса 1 и отводится через камеру б. Пружина 3 отжимает золотник 6 в нижнее крайнее положение, разъединяя камеру α, находящуюся под давлением, с камерой б. Одновременно через отверстия виг, которые соединяются с камерой α, давление подается под нижний торец золотника 6. Когда давление в системе возрастает настолько, что преодолевает усилие пружины 3, золотник 6 перемещается вверх, камеры α и б соединяются и масло под давлением проходит через напорный клапан. Давление настройки регулируется поворотом винта 5, который фиксируется гайкой 4 в крышке 2.

Редукционные гидроклапаны Г57-1 (рис. 107, в) предназначены для понижения давления, развиваемого насосом, в гидросистеме и поддержания давления на одном уровне. Гидроклапаны Г57-1 имеют одно присоединительное отверстие для подводки масла, два для отвода. При монтаже гидроклапанов трубопровод присоединяют к одному из отверстий для отвода масла, другое закрывают пробкой. Масло из линии нагнетания через полости и, ж и канал α поступает в полость б, по каналу г — в полость д под золотником 3 и через демпферное отверстие в в полость е и под шариковый клапан 5.

При давлении, ниже которого настроена пружина 6, золотник 3 удерживается пружиной 4 в крайнем нижнем положении, чем обеспечивается наибольшее проходное сечение. При повышении давления шариковый клапан преодолевает усилие пружины 6. При этом давление в полости е понижается, нарушается равновесие золотника 3, который поднимается и уменьшает проходное сечение из полости и в полость ж, что приводит к понижению давления в полости ж.

Если давление в полости ж падает ниже настроенного пружиной 6, то шариковый клапан 5 закрывает слив масла. Давление в полостях б, д и г выравнивается, а золотник опускается, открывая проход маслу из полости и в полость ж, давление в которой повышается. Настройка клапана на заданное давление осуществляется поворотом винта 1, который фиксируется контргайкой 2.

Конструкция редукционного клапана типа М-КР показана на рис. 108, а. Рабочая жидкость из напорной гидролинии поступает в полость α и при нижнем положении редукционного золотника 6 свободно проходит в полость в, а из нее к гидроаппарату, где требуется редукционное давление. Одновременно из полости в по демпферному отверстию г пробки 5 рабочая жидкость подается в полость д под поршень демпфирующего золотника 6, а по демпферному отверстию б — в полость е и далее по каналу, имеющемуся в крышке, — под конусный клапан 1, который предварительно винтом 3 настраивается на необходимое редуцированное давление. Пока редуцированное давление в системе не преодолеет усилия пружины 2 конусного клапана 1, который предварительно винтом 3 настраивается на необходимое редуцированное давление, гидравлически уравновешенный золотник 6 удерживается пружиной 4 в крайнем нижнем положении, что соответствует максимальному проходному сечению из полости α в полость в.

При повышении редуцированного давления клапан 1, преодолевая усилие пружины 2, откроется и пропустит рабочую жидкость в гидролинию слива. При этом вследствие сопротивления демпферного отверстия б давление в полости е станет меньше, чем в полостях в и д. Равновесие сил, действующих на золотник 6, нарушится, и он начнет подниматься вверх, перекрывая проход жидкости из полости α в полость в. Если редуцированное давление уменьшается, клапан 1 закроется. При этом давление в полостях в, д, е выравнивается и золотник 6 под действием пружины 4 опускается, увеличивая проход из полости α в полость в. При дистанционном управлении узел управления присоединяется к отверстию ж, которое в обычном исполнении закрыто пробкой.

Обратный гидроклапан тип Г51-2 (рис. І08, б) предназначен для пропуска масла только в одном направлении. Клапан 2 усилием пружины 1 прижимается своей конической частью к внутренней фаске 3 втулки 4. Масло под давлением подводится в отверстие α, и клапан 6 отходит от втулки 4, сжимая пружину 1 и тем самым открывая проход маслу через отверстие б в гидросистему. При изменении направления потока масла в гидросистеме оно плотно прижимает клапан 2 к втулке 4, закрывая проход маслу в обратном направлении.

Расчет шарикового предохранительного гидроклапана производится в такой последовательности.

1. Задаваясь скоростью движения жидкости в каналах гидроклапана, определяют диаметр (м) канала:

где d — диаметр канала, м; Q — поток через канал, м³/с; с — скорость движения жидкости в канале (для давления свыше 1,2 МПа принимают υ = 12 м/с).

2. Подсчитывают начальную силу (Н) открывания гидроклапана:

Диаметр шарика обычно принимают d_Ш = 1,5d.

3. По формулам сопротивления материалов определяют конструктивные размеры пружины.

Начальная деформация пружины (м) определяется по формуле:

где с — жесткость пружины, Па.

Пружина должна удовлетворять требованию:

где n — число витков пружины; Р — шаг пружины, м; d_ПP — диаметр про» волоки, м.

Сечение канала для конического гидроклапана определяют так же как сечение канала для шарикового гидроклапана.

Высоту подъема h конического клапана определяют по формуле:

где d_CР — средний диаметр конуса втулки, м; α_Э — угол конусообразности, во избежание заклинивания он должен быть не менее 20°.

Обычно высота подъема клапана (м) h = d_CP/4.