Клапана

Контроль давления в рамках мобильных гидросистем и его настройку обеспечивают клапаны регулирования давления. Они преимущественно представлены в 5 различных модификациях, а контроль их функционирования может осуществляться напрямую или посредством пилотного управления:

• Предохранительные модули, которые предназначены для ограничения наибольшего давления в рамках всей системы или отдельного ее компонента;
• Редукционные клапаны для снижения давления на выходе из системы. Само оно обретает при этом постоянную величину и не имеет зависимости от флуктуации внутри основной системы выше указанного уровня;
• Компенсаторы давления для поддержки его статичного перепада. Установка их может быть проведена на регулируемых дросселях и иных агрегатах;
• Разгрузочные модули и клапаны последовательности обеспечивают открытие/закрытие пути движения потока при условии указания определенного уровня давления в системе;
• Модули поддержки нагрузки призваны обеспечить опускание в бескавитационном режиме с предотвращением при этом выдвижения привода при действии на него веса имеющейся нагрузки;
• Клапаны с прямым действием.

Рис. 1 Условные обозначения клапанов регулирования давления

Предохранительные клапаны с прямым действием

Устройства такого типа предназначены для ограничения наибольшего давления в рамках системы. Они могут выступать в роли неотъемлемого компонента основного гидрораспределителя.

Универсальные предохранительные клапаны прямого действия преимущественно представлены запорным элементом, седлом, пружиной и винтом настройки.

Работа клапана

На рис. 6-2 обозначено соединение входного отверстия с давлениями системы. Вторичное при этом подсоединено к баку. Удерживание конуса на своем месте осуществляется за счет пружины. При преодолении имеющегося у нее усилия осуществляется отжим седла от конуса. В этот момент открывается проход для поступления рабочей жидкости внутрь бака. Поток от насоса идет к баку, а ограничение давления в системе регулируется за счет величины установки имеющейся пружины.

Рис. 6-2 Предохранительный клапан прямого действия (в разрезе)

Значение открытия конуса имеет прямую зависимость от имеющегося расхода. При этом прослеживается поддержка баланса от усилия пружины и давления той жидкости, которая воздействует на конус. Вследствие этого происходит преобразование гидравлической энергии в тепловую.

Характеристики клапана

Открытие модуля с прямым действием происходит при условии превышения входным давлением установки пружины. Подобное значение «срабатывания» зачастую имеет более низкий показатель по сравнению с «заданным». А само реагирование связано со сжатием пружины под влиянием увеличивающегося потока, который идет через конус. Связана реакция и с уменьшением эффективной площади в точке входа.

При открытии клапана на участке срабатывания происходит воздействие статического гидродавления на поверхность площади А1 конуса (рис. 6-3). Открытие конуса проходит на некоторое расстояние с одновременным сжатием пружины при этом. Для пропуска большего потока сквозь уменьшающееся отверстие необходимо повышение уровня давления самой жидкости.

Рис. 6-3 Эффективная площадь подъёма (под действием давления)

За счет повышения скорости идущего между конусом и седлом потока жидкости происходит снижение эффективной площади подъема (значение А1 превышает показатель А2). При этом происходит и снижение статического давления.

Под воздействием сжатия пружины имеет место повышение силы F со снижением эффективной площади подъема А. В этот момент требуется наличие более высокого давления.  По мере роста расхода повышается и показатель давления (рис. 6-4). Компенсация роста в определенных пределах может быть проведена за счет динамического влияния потока жидкости на конус клапана и расположенную на нем кромку «помощи подъему».

Увеличенный параметр дает возможность улучшить запас стойкости клапана. Устранить расписанное выше противоречие можно при грамотном подборе характеристик пружины. В ином случае возможно колебание конуса с формированием при этом пиков высокого давления. Возможно зарождение и нестабильного шума (рис. 6-4).

 

Рис. 6-4 График «давление-расход» предохранительного клапана прямого действия.

Актуальность задействования предохранительных элементов с прямым действием для избавления от возможных ударов в приводных отверстиях (рис. 6-8) связана с высоким показателем их быстродействия, малым значением перерегулирования и незначительной утечкой по сравнению с клапанами, которые имеют пилотное управление.

Предохранительный клапан и его применение

Подобный модуль часто используется в гидросистемах. Допустима его установка в роли защитного/предохранительного элемента или использование в качестве «демпфирующего клапана» с расположением на второстепенной линии.

Гидросистема и предохранительные клапаны в ней

Рис. 6-7 отображает данные о гидросистеме с основным предохранительным модулем. При этом демпфирующие элементы на приводных отверстиях отсутствуют. Это вызывает блокировку отверстий, которые имеют соединение с гидроцилиндром. Золотник гидрораспределителя принимает нейтральное положение. При повышении в процессе функционирования системы давления в отверстиях «А» или «В» возможно повреждение самого гидроцилиндра и всех подходящих к нему линий.

Рис. 6-7 Гидравлический контур с главным предохранительным клапаном

На схеме предохранительные клапаны в гидросистеме изолированы от приводных отверстий при нахождении золотника в нейтральной позиции. А сам золотник не обеспечивает никакой защиты для гидроцилиндра от возможных скачков давления.

Защита гидроцилиндра возложена на гидрораспределитель с предохранительными клапанами. У каждого из них может быть постоянная установка давления или предусмотрена возможность регулирования этого параметра.

При повышении давления в одном из отверстий под воздействием внешней силы происходит открытие клапана в сторону бака с некоторым ограничением давления. Это вызывает движение поршня гидроцилиндра в нижнем направлении под действием перетечек жидкости внутрь бака.

При отсутствии противодействия движению поршня возможно появление кавитации внутри штокового отсека гидроцилиндра. Исключить проблему и обеспечить приток подпитки позволяет установка обратных клапанов на линиях «А» и «В».

Возьмем за основу утверждение о соединении отверстия «В» с поршневым отсеком гидроцилиндра. При этом отверстие «А» имеет соединение со штоковым отсеком (рис. 6-8). Прикладываемая к первоначальному значению нагрузка «F» приводит к сжатию рабочей жидкости внутри поршневого отсека. При большом значении «F» формируется пик давления, который больше уставки предохранительного клапана. В этом случае происходит открытие модуля на отверстии «В».

Рис. 6-8 Функция предохранительного клапана линии привода («удар» давления в поршневой камере)

Также имеет место частичный возврат рабочей жидкости из поршневого отсека по направлению к баку. Она же проходит и через обратный клапан на отверстии «А» по направлению к штоковому отсеку гидроцилиндра. За счет этого снижаются связанные с кавитацией риски.

Но при воздействии на гидроцилиндр чрезмерной тяговой нагрузки (рис.6-9) происходит открытие расположенного на отверстии «В» предохранительного клапана. Меньшая по сравнению с площадью поршневого отсека площадь штокового модуля вызывает недостаточное давление потока жидкости, который выходит из штоковой камеры. При проходе сквозь обратный модуль на отверстии «А» она не может заполнить увеличивающийся объем внутри самого поршневого отсека. Решением проблемы является привлечение дополнительной жидкости из сливной линии. Ее подача может проходить без насоса или с его участием.

Рис. 6-9 Функция предохранительного клапана линии привода («удар» давления в штоковой камере)

Обратите внимание. Для получения противодавления в достаточном объеме с реализацией при этом опции подпитки возможен дополнительный монтаж клапана противодавления. Его размещают внутри сливной линии (рис. 6-8 и 6-9).

Клапаны каталог:

 

Ниже приведен перечень типовых клапанов, доступных для заказа: