Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Для снижения вероятности вхождения клапана в резонансные колебания следует избегать режима, в котором частота возмущающих импульсов совпадает с частотой собственных колебаний затвора клапана, определяемой массой самого затвора и пружины с присоединенным объемом жидкости, или кратна ей. Необходимо также избегать совпадения частоты собственных колебаний клапана с частотой пульсации потока жидкости в системе.
Резонансные явления можно устранить путем создания сопротивления при перемещении затвора клапана, сила которого была бы по возможности пропорциональна скорости его перемещения. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяет гидравлическое демпфирование (см. рис. 63, а и 67), с помощью которого можно обеспечить устойчивость при всех практически возможных возбуждениях. Очевидно, что эффективность демпфирования клапанов зависит от размера дросселирующего канала, который обычно подбирается экспериментально *. Клапаны пластинчатого (плоского) типа В некоторых конструкциях гидроприводов применяют клапаны с плоскими посадочными поясками (рис.
69, а), которые отличаются высокой герметичностью и надежностью. На затвор клапана со стороны жидкости действует при открытии усилие Р = бр~ + 9р (и, — иа соз р), где Ьр = р, — р, — перепад давления до (р,) и после (рв) затвора; гиГз ) = — — плошадь гнезда (подводящего канала) клапана; 4 Яр (и, — ив соз р) — гидродинамическая сила (реакция потока на затвор), обусловленная изменением количества движения; * Анализ динамической устойчивости клапана является темой курса <Теория автоматического регулирования и динамика гидропневмосистем». 99 здесь Я вЂ” объемный расход жидкости через клапан; р — плотность жидкости; и, и ио — средняя скорость жидкости перед затвором (в отверстии гнезда) и в щели клапана; (1 — угол отклонения струи, вытекающей из щели клапана.
Угол отклонения потока 11 является величиной переменной и зависит от подъема Ь затвора клапана, уменьшаясь с увеличением последнего, а также от размеров с), д и з (рис. 69, а), ввиду чего точное определение зависимости этого угла от подъема определить чрезвычайно сложно, поэтому ограни- чиваются приближенными оценками и экспериментальными данными.
При условии Й = с( этот угол можно принять прн приближенных расчетах равным р = 69'". При значительных перекрытиях (1) с() и малых подъемах затвора можно принимать (1 = 90 . Усилие пружины, действующее на затвор после открытия клапана (Ь ) 0), Р„= Р, + СЬ = (Ь, + Ь) С, 1 где Р, = СЬ, усилие начального сжатия пружины (при Ь=О); здесь Ь,— начальное сжатие пружины (при Ь = 0); Ь вЂ” переменное значение подъема затвора, обеспечивающее расход 4.
В соответствии с этим условие равновесия затвора клапана: до открытия затвора Ро = С"о = оРо1 а = с плоским затвором: б — с дифференциальным пнунжером после открытия затвора Р = (Ь, + Ь) С = ЛР1 + 1~р (и, — из соз ))), (41) где ЛРо и ггр — перепад давления при Ь = 0 и при Ь' О, При малых расходах (при малых Ь) реактивной силой потока можно пренебречь, в результате получим (Ь, + Ь) С = ЛР1.
Следовательно, "о+Ь = лр1 С Из уравнения (41) следует Рпр Яр (и, — и, сои 11) съР =— 1 Дифференциальные клапаны 100- Для уменьшения размеров пружин и усилий их затяжки, которые при больших расходах и давлениях жидкости принимают в случае клапанов прямого действия недопустимые значения, применяют дифференциальные клапаны с гидравлическим уравновешиванием части усилия, развиваемого давлением жидкости. Это уравновешивание в большинстве конструкций осуществляется при помощи дополнительного поршня 1, связанного с основным поршнем затвора клапана. Практически в основу конструкций большинства клапанов дифференциального типа (рис. 69, б) положен неуравновешенный плунжер, имеющий пояски а и Ь разных диаметров.
Очевидно, в этом клапане пружина воспринимает лишь усилие давления жидкости, действующего на эффективную площадь, равную разности площадей торцов плунжера: Л) =~ — Л = 14(т(1 — бт). Усилие предварительного сжатия пружины 1 для этого клапана находят из уравнения Ре =Р'(1 — 1в) = Р 4 (а1 — с(т) где с(т и с(а — диаметры'поясков Ь и а плунжера клапана. Чрезмерное уменьшение эффективной площади затвора клапана, т. е.
Уменьшение Разности площадей (1т — га) поЯсков а и Ь, пРивеДет к томУ, что доля сил трения в балансе сил, действующих на плунжер, будет настолько велика, что клапан не сможет удовлетворительно выполнять свою функцию из-за большого гистерезиса трения (см. рис. 55). 'Двухступенчатые предохранительные клапаны При применении клапанов прямого действия в системах высоких давлений диаметры их затворов практически ограничены размером 25мм, поскольку при более высоких их значениях недопустимо растут усилия пружин. Для уменьшения усилия пружины при заданных расходе и давлении, а также для повышения стабильности давления применяют двухступенчатые клапаны (клапаны с серводействием), показанные на рис.
70, а. Жидкость Б а Б 7 с а' ф а) Рис. 70. двухступенчатые предохранительные клапаны под рабочим давлением р, подводится в камеру а, соединенную через дроссельное отверстие Ь с полостью с и полостью е на входе во вспомогательный предохранительный клапан 3. Давление р, в полости с действует на поршень 1, удерживая (совместно с пружиной 4) затвор 5 в закрытом положении. Клапан закрыт до тех пор, пока давление р, в полости с не преодолеет усилия пружины 2 и не откроет вспомогательный клапан 3.
После открытия этого клапана давление жидкости в полости с вследствие-сопротивления дроссельного отверстия Ь понизится по сравнению с давлением в полости а, в результате затвор 5 оторвется от своего седла и давление р, в полости а понизится до значения, при котором расход жидкости через клапан 3 будет равен тому количеству жидкости, которое поступит в полость' с через дроссельное отверстие Ь. Процесс вытеснения жидкости, а следовательно, и открытия основного затвора клапана 5 зависит от перетекания в камеру с жидкости из напорной магистрали через дроссельное отверстие Ь. 101 Изменением усилия предварительного сжатия пружины 2 затвора вспомогательного клапана 3 можно регулировать основной (запорный) клапан.
Для уравновешивания затвора 5 от сил сливного давления в пем выполнено сверлепие я, соединяющее сливную полость Ь клапана с цилиндрической камерой с(, диаметр которой равен диаметру седла 6 клапана, В конструкции клапана обычно предусматривается возможность дистанционного управления разгрузкой насоса (переводом его в режим холостого хода). Для этого в клапане выполнено отверстие ), при соединении которого со сливной магистралью давление в полости с понизится до давления в этой магистрали (р, = р,), в результате затвор 5, переместившись вправо, соединит напорную и сливную магистрали.
На рис. 70, б представлена схема подобного клапана со вспомогательным шариковым клапаном внутри основного клапана. Этот клапан прост в изго- с а1 У Р Рис. 71. Схема действия двухступенчатого предохранителыюго клапана товлении, однако отличается неуравновешенной силой сливного давления, значение которой определяется отношением кх 1 2 2 > где с(, и с(х — диаметр поршня затвора и гнезда клапана.
Рассмотренный клапан часто выполняется по схеме, представленной на рис. 71. При давлении в системе ниже заданного (рис. 71, а) затвор шарикового клапана-датчика 3 закрыт. При этом давления в полостях Ь и с, которые сообщаются между собой через дроссельное отверстие а в поршне 1, равны. Пружина 4 удерживает поршень 1 в положении, при котором входнои канал Ь закрыт. При повышении давления выше заданного значения, на которое рассчитана пружина 2, шариковый затвор 3 клапана-датчика открывается, н давление в полости с падает, в результате чего в полостях Ь и с создается перепад давления, под действием которого поршень ! переливного клапана перемещается, соединяя канал нагнетания с баком (рис.
71, б). Для сглаживания (срезания) забросов давлений (например, давлений, развивающихся при гидравлическом ударе), рекомендуется применять клапаны прямого действия (см. рнс. 62), так как при применении для этих целей клапанов с серводействием (см. рис. 70 — 71) могут возникнуть вследствие неизбежного запаздывания в отработке сигнала (в открытии основного затвора клапана) большие забросы давления. Как видно из схемы, приведенной на рис. 71, смещение основного затвора (переливного клапана) может произойти лишь после того, как будет открыт вспомогательный клапан и жидкость; заполняющая камеру с, вытеснится в бак через отверстие клапана- датчика 3.
Однако эти клапаны отличаются более высокой, чем одноступенчатые их типы, стабильностью давления, которая достигается здесь благодаря тому, что нагрузка на затвор 5 (см. рис. 70) клапана осуществляется 102 давлением жидкости, максимальное значение которого определяется характеристикой пружины 2 вспомогательного клапана 3 небольшого размера. Благодаря небольшому расходу жидкости через дроссельное отверстие Ь в поршне давление жидкости на поршень 1 при изменении расхода практически не будет изменяться, а следовательно, стабильным будет и давление р, при всех режимах потока жидкости через рабочее окно (щель) переливного клапана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
