Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 22
Текст из файла (страница 22)
На рис. 61, а представлена расчетная схема кла- 1 пана с уравновешиванием де снл давлений, действую- р, л щих как иа входе, так и на выходе клапана. Клапан 2 а т " .р г в нижней своей части снабжен уравновешиваю- б щим поршнем 3. Если диаметр Р4 этого поршня равен диаметру Р седла ~~~~~~ф 1 24в. клапана, то последний раз- ~Я е гружается от статических сил давлениЯ Р„ жиДкости а1 И в камере Ь.
Рис. бь Схемы разгрузки клапанов отосевых сил давле- Для разгрузки клапа- нии жидкости на затвор на от давления рв жидкости в камере а применен второй поршень 1 диаметром Р,. Из рассмотренной схемы видно, что прн условии Р = Р, = Р, клапан полностью статически уравновешен от сил давления жидкости. К седлу он в этом случае прижимается лишь усилием пружины 4. В случае Р, (Р к усилию пружины добавится сила давления жидкости и (Π— ы1) 4 прижимающая клапан к седлу.
Для того чтобы компенсировать после отрыва клапана от седла (при р, > > 0) усилие пружины, принимают Р, > Р. Конструкция клапана с подобной разгрузкой приведена на рис. 61, б. ПРЕДОХРАНИТЕЛЪНЫЕ И РЕДУКЦИОННЫЕ КЛАПАНЫ Клапан является в общем случае устройством, предназначенным для управления потоком жидкости путем автоматического изменения рабочего окна под воздействием протекающей через него рабочей жидкости. В гидро- приводах клапаны используются в основном в качестве регуляторов давления и расхода жидкости.
Регуляторы давления подразделяются на предохранительные (переливные) и редукционные клапаны, регуляторы расхода подразделяются на стабилизаторы и ограничители расхода, а также делители потока и обратные клапаны. Предохранительные клапаны ограничивают повышение давления в системе сверх заданного путем периодического и однократного отвода (страв- 87 ливания) жидкости в бак. Переливные клапаны предназначены для поддержания давления в системе путем непрерывного стравливания жидкости, как, например, при дроссельном регулировании расхода (скорости гидро- двигателя). Различают клапаны прямого действия и двухступенчатые клапаны (с серводействием).
В клапанах прямого действия размеры рабочего окна изменяют в результате непосредственного воздействия на запорно-регулирующий орган (затвор) проходящего через него потока рабочей жидкости. В клапанах с серводействием размеры рабочего окна (окон) изменяются в результате воздействия потока жидкости на запорно-регулпрующий орган через промежуточный элемент.
Применяется также название «клапан давления», под которым понимается регулирующий гидроаппарат, предназначенный для управления давлением жидкости, а также кнапорный клапан», предназначенный для ограничения давления в подводящей гидролинии, причем в зависимости от выполняемой функции эти клапаны могут называться предохранительными и подпорными клапанами. Клапаны прямого действия Принцип действия таких клапанов, применяемых в гидросястемах машин, основан на уравновешивании внешней силой (пружиной, элсктроиагнитом, грузом и пр.) усилия давления жидкости, действующего иа затвор клапана Рис. 62.
Схемы предохранительных клапанов (шарик, плунжер с конусным посадочным местом и пр.), который под действием этой силы плотно (герметично) перекрывает проходной канал (рис. 62). После того как сила давления жидкости, действующая на затвор клапана, преодолеет эту противодействующую внешнюю силу, затвор, сместившись со своего седла, откроет проход для жидкости в сливиую линию (в бак). При понижении давления на входе в клапан ниже значения, соответствующего противодействующей внешней силе, затвор вновь перекроет проход жидкости в бак.
В соответствии с этим предохранительный клапан является дросселирующим устройством (органом) с переменной площадью проходного сечения. Наиболее простым из предохранительных клапанов является шарнковый с постоянной (рис. 62, а) или регулируемой затяжкой пружины. Однако эти клапаны применимы лишь при относительно небольших давлениях и кратковременном действии, так как при длительной работе шарик вследствие вибрации неравномерно вырабатывает (разбивает) гнездо клапана. Лля уменьшения этой неравномерности выработки седла парик, в особенности в клапанах систем высоких давлений, снабжают направляющей т (рнс.
62, б), с помощью которой обеспечивается его перемещение лишь вдоль оси. К этому же типу относится клапан с конусным затвором, схемы которого изображены на рис. 62, в и 63, а. Обязательным условием обеспечения 88 герметичности последнего клапана является соблюдение строгой соосности цилиндрической и копусной поверхностей затвора, а также соосности направлянтщего цилиндра корпуса клапана и конусного гнезда.
Регулировка предварительного сжатия пружины 2 (рис. 63, а) осуществляется с помощью болта 3. Для демпфирования колебаний предусмотрен дроссель !. Характеристики клапана. Качество предохранительного клапана оценивается его статической и динамической характеристиками. Статическая характеристика выражает зависимость между входной и выходной величинами в установившемся режиме при разных, но постоянных ау Рнс. 63. Расчетные схемы предохраннтельных клапанов с конусным затвором нагрузках.
Для клапанов такие характеристики обычно выражают зависимость давления р и перемещения й затвора в функции расхода Я (р = ) (Я) и Й =, г' (Я)). Дпяалщческая характеристика описывает переходной процесс, происходящий в клапане в период перемещения затвора и изменения нагрузки, расхода и т. д. К последним характеристикам относятся также и частотные характеристики, снятые в режиме вынужденных колебаний.
Расчет клапана для работы в статическом режиме сводится к определению площади рабочего окна, необходимого для прохвда через него требуемого расхода Я жидкости при заданном перепаде давления Лр. Расход жидкости 9 н перепад давления Лр связаны уравнением (20), в которое входит переменная площадь ) рабочего окна, зависящая от высоты й подъема клапана, а также переменный коэффициен~ расхода р. На рис. 64 представлен экспериментальный график зависимости коэффициента расхода р клапана с углом конусности затвора при вершине, равным а =- 90", от Ке прн различных перепадах давления Лр = р, — ра. тсе рассчитывалось по выражению 4ч та 4(Ч 20 Ке — ' =, =зчГ ндт где г, = )то — гидравлический радиус; здесь о = 2птт — смоченный периметр; с( — средний диаметр сечения щели, образованный затвором и седлом.
клапана. 89 Эксперименты проведены на масле АМГ-10 при температурах 30 и 50' С. На этой кривой достаточно отчетливо наблюдаются два участка Ке < 40 и Ке ) 40. Для первого участка (Ке (40) коэффициент расхода может быть вычислен по выражению р = 0,126Ке. Для второго участка (Ке) 40), который является основным (преобладающим) для клапанов, коэффициент расхода практически не зависит от Ке и может быть принят для этого клапана р = сопз1 = 0,75.
В ряде рекомендаций этот коэффициент при Ке ) 40 принимается равным р = сопз1 = 0,8. Поскольку сечение щели между затвором и седлом клапана при подъеме изменяется, при расчете принимают среднее значение ее диаметра. В част- м " йю ь и т1т' Ь Ю. ~ лт а д в ~р ят ар ар Ф тра Рис. 64. Зависимость коэффициента расхода клапана р от Ие ности, для конусного затвора средний диаметр щели при его подъеме определяют приближенно (см. рис. 63, а и б): и -1- лт тр— В соответствии с этим текущая площадь проходной щели клапана с конусным затвором и с острой кромкой седла где 1 — размер щели в сечении, перпендикулярном к направлению потока; с( — диаметр канала клапана (острых кромок седла); с(т — диаметр эффективного сечения конуса затвора клапана в поднятом положении.
Из расчетной схемы клапана (см. рис. 63, а и б) следует, что дт =б — Ьатпсс н т' =Ьа~п —, в соответствии с чем )' = япл з1п — (1 — — з1п ), где Й вЂ” высота подъема затвора клапана по его оси; а — угол при вершине конуса затвора. Поскольку й значительно меньше д, вторым членом разности можно, в особенности при небольших. подъемах (открытиях), пренебречь, в результате получим упрощенное выражение 1 = ~с(л зрд —. 90 В соответствии с этим выражение для расхода через клапан /~ = рЫл з1п — )// — р = КЬ 1 'ЛР, (38) где К = рМ з!и — ь' — — проводимость клапана.
2 1' р Пользуясь выражением (38), находим высоту подъема рассматриваемого клапана с острой кромкой седла: Ь= /олд Мп а/2 Г 2др ' Высота подъема в клапанах с со = 60 —: 90' обычно выбирается равной Ь = = (0,2 —:0,3) Н. Во избежание заклинивания угол а должен быть а ) 60'. Для применяемых в гидроприводах предохранительных клапанов высоких давлений и малых расходов подъем затвора обычно Ь = (0,1 †: 0,5) о(, где о/ — диаметр проходного отверстия в седле клапана.
Для больших расходов и малых давлений применяют клапаны с подъемом затвора Ь = (0,25 —:0,35) д. Ввиду того, что коэффициент расхода и для конусных клапанов с достаточно острой кромкой гнезда сохраняется практически постоянным в широком диапазону подъемов Ь затвора (см. рис. 64), выражение (38) можно представить для ~конкретных условий в виде д = в ),/' лр, где В == КЬ= рМп з(п — '1'9/р — постоянный для данных условий член. а 2 Предыдущее выражение для о/ показывает, что при всех прочих равных условиях расход пропорционален квадратному корню из перепада ЛР = = Р1 — Р, давления. Скорость жидкости в подводящем канале (в отверстии гнезда) предохранительного клапана при расчетах обычно выбирают до 15 м/оэк, а в отдельных случаях в клапанах высокого давления — до 30 м/сек и выше.
Силы, действующие на затвор клапана. На затвор клапана действуют силы гидростатического давления и трения, силы гидродинамического воздействия потока, боковое усилие, обусловленное несимметричностью распределения давления жидкости в радиальном зазоре н несоосностью затвора и отверстия, а также силы бокового давления, вызываемого несимметричным действием усилия пружины. На первом этапе расчетов клапана учитывают лишь силы гидростатического воздействия. Перепад давления Лр, соответствующий началу открытия (нли концу закрытия) затвора предохранительного клапана, для клапана с острыми кромками посадочного седла (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
