1. Рісунок.2.2. Напірний клапан непрямої дії

Гідравлічні клапани (гідроклапани) тиску - регулюють гідроапарати, призначені для управління тиском робочої рідини в гідроприводі. До них відносяться напірні (запобіжні і перелевние), редукційні клапани, клапани різниці тиску і інші.

У гідроприводі будівельних і дорожніх машин найбільшого поширення набули напірні клапани, наприклад, в гідроприводі полноповоротного екскаватора встановлюють від 8 до 14 напірних клапанів, в гідроприводі стрілового самохідного крана - від 4 до 12, в гідроприводі навантажувача - 4 ... 5.

Напірні клапани призначені для обмеження або підтримки тиску в гідролінії шляхом безперервного або епізодичного зливу робочої рідини. Залежно від функціонального призначення їх прийнято ділити на запобіжні та переливні, незважаючи на ідентичність конструкцій.

Запобіжні клапани використовуються для захисту гідроприводу від сверхустановленной тиску робочої рідини шляхом зливу рідини в моменти збільшення цього тиску. Це клапани епізодичної дії, т. Е. При нормальних тисках вони закриті і відкриваються лише при тиску робочої рідини в гідросистемі, що перевищує встановлений.

Переливні клапани підтримують заданий тиск завдяки безперервному сливу рідини під час роботи. Їх широко застосовують в гідроприводах з дросельним регулюванням.

Напірні клапани розрізняють за такими ознаками:

• · По конструкції запірно-регулюючого елемента - кулькового, конічного і золотникового типу;
• · По впливу на запірно-регулюючий елемент - прямого і непрямого дії.

В клапанах прямої дії відкриття запірно-регулірующсго елемента (освіта робочого прохідного перетину) відбувається в результаті безпосереднього впливу потоку робочої рідини на цей елемент. З ростом номінального тиску і витрати різко збільшуються зусилля і розміри пружин клапанів прямої дії, що веде до зростання габаритів самого клапана. Тому в гідроприводах з високим тиском (понад 25 МПа) найчастіше застосовуються клапани непрямої дії (двухкаскаднис клапани), що представляють собою сукупність двох клапанів: основного (другий каскад) і допоміжного (Перно каскад). У цих клапанах робоче прохідний перетин основного клапана змінюється в результаті дії потоку робочої рідини на запірно-регулюючий елемент допоміжного клапана.

Схема напірного клапана прямої дії прівсдсна на рис. 2.1. У корпусі 2 (а) є канали для під'єднання клапана до гідролінії, в якій потрібно обмежити тиск, а також канал для під'єднання до зливної гідролінії. У корпусі розміщені запірно-регулюючий елемент 1 кулькового типу, пружина 3 і регулювальний гвинт 4. Запірно-регулюючий елемент (кульку) під дією зусилля пружини притискається до сідла і закриває робоче вікно клапана, При підвищенні тиску в захищається клапаном гідролінії на кульку буде діяти сила тиску рідини, що перевищує зусилля пружини. Шарик відійде від сідла і пропустить частину рідини на злив, обмежуючи тиск в гідролінії. Тиск настроювання клапана регулюється зміною зусилля пружини за допомогою гвинта.

1 - кулька; 1 '- золотник; 2 - корпус; 3 - пружина; 4 - регулювальний гвинт

Малюнок 2.1. Схема напірного клапана прямої дії кулькового (а) і золотникового (б) типу і умовне позначення (в)

така конструкція проста і надійна в роботі, не вимагає точної підгонки кульки до сідла, малочутлива до забруднення робочої рідини. Однак кулькові напірні клапани можуть застосовуватися лише при відносно невеликих тисках і короткочасній дії, так як при тривалій роботі кулька внаслідок вібрації нерівномірно виробляє (розбиває) сідло клапана. Тому дані клапани використовують в якості запобіжних в гідросистемах низького тиску, оскільки в цьому випадку клапан працює епізодично.

Як переливних клапанів з цієї причини застосовуються, як правило, клапани з запірно-регулюючим елементом золотникового типу, схема одного з яких приведена на рис. 2.1, б.

Розглянемо одну з схем напірного клапана непрямої дії (рис. 2.2, а). У корпусі 1 розміщений основний клапан конічного типу 7, виконаний разом з поршнем 6. Допоміжний клапан, керуючий основним, містить кульку 2, пружину 3 і регулювальний гвинт 4. Напорная порожнину А за допомогою дроселя 8 з'єднується з робочою порожниною Б допоміжного клапана і порожниною Г основного клапана для зменшення зусилля пружини 5. Порожнина В через канал Д з'єднується зі зливною гідролінією.

При тиску в напірній гідролінії і порожнини А, меншому тиску настройки, кулька під зусиллям пружини 3 закриває робоче прохідний перетин допоміжного клапана. При цьому тиск в порожнині Г основного клапана дорівнює тиску в порожнині А, а так як ефективні площі поршня з боку порожнин А і Г вибираються рівними, то сумарне зусилля на клапан, создавасмое тиском рідини, дорівнюватиме нулю. Робоча прохідний перетин основного клапана під дією пружини 5 буде закрито.

а - схема; б - умовне позначення

Рісунок.2.2. Напірний клапан непрямої дії

При тиску робочої рідини в порожнині А більше допустимого увелічівастся тиск в порожнині Б. При цьому відкривається кульковий клапан і робоча рідина надходить в порожнину В і по каналу Д в зливну гідролінію. Поява витрати рідини через дросель і допоміжний клапан призводить до зменшення тиску в порожнині Г основного клапана. Під дією тиску в порожнині А поршень зміститься вгору і відкриє робоче вікно основного клапана. При цьому тиск в напірній гідролінії і порожнини А падає, поршень зміщується вниз і клапан закривається.

Величина тиску настройки клапана непрямої дії визначається зусиллям пружини 3, яке змінюється за допомогою регулювального гвинта 4.

Залежно від послідовності установки і спрацьовування запобіжні клапани умовно поділяються на первинні та вторинні.

Первинні клапани зазвичай встановлюють в напірної гідролінії насоса або в напірної секції гідророзподільника. Вони оберігають насос від сверхустановленной тисків, забезпечують його розвантаження.

Вторинні клапани встановлюють в гідролінії після гидрораспределителя або прикріплюють на корпусі гидрораспределителя до його робочим відводів. Ці клапани оберігають гідродвигуни та інші гідроагрегати від сверхустановленной тисків, що виникають від реактивних або інерційних навантажень в гідродвигун. Конструкції гідроклапанів тиску відрізняються великою різноманітністю.

Запобіжний клапан, встановлений в гідросистемі, призначений для захисту насоса і гідроциліндра від перевантаження. При збільшенні частоти обертання двигуна клапан обмежує подачу робочої рідини в гідросистему і тиск в ній. Клапан відрегульований на тиск 12,5МПа і опломбований. У корпусі 5 запобіжного клапана встановлений золотниковий клапан (гільза 11, золотник 13, пружина 12) і кульковий клапан з кулькою 16.

1 - ковпак;
2 - регулювальний гвинт;
3,12 - пружини;
4 - гайка;
5 - корпус;
6,14,18 - ущільнювальні прокладки;
7 - пробка (заглушка технологічного отвору);
8 - сідло клапана;
9 - заглушка клапана;
10 - кільце ущільнювача;
11 - гільза;12 - пружина;
13 - золотник;
15 - сідло клапана;
16 - кулька клапана;
17 - гайка;
I - порожнина, що сполучається з напірної гідролінією;
II, II - канали, сполучені із зливною гідролінією;
IV - канал;
VI - канал, з'єднаний з гідравлічним рульовим механізмом (Гидрорули);
VIII - канал, з'єднаний з напірної гідролінією (насосом гідросистеми);
V, VII - дросельні отвори;

Дія запобіжного клапана. Робоча рідина подається в порожнину VIII і, пройшовши дросельний отвір VII, надходить до гідравлічного рульового механізму. Зі збільшенням витрати через дросель VII збільшується і тиск в порожнинах VIII і I. При певному (розрахунковому) витраті тиск в порожнині I досягає такої величини, що сила, яка діє на торець золотника 13, перевищує опір пружини 1, золотник зміщується вправо (по малюнку) і відкриває вікна в гільзі 11. Робоча рідина проходить в порожнину II, з'єднану зі зливною гідролінією. Надалі зі збільшенням подачі рідини в порожнину VIII витрата через дросель VII збільшується незначно, а надлишок рідини надходить в зливну гідролінію. Таким чином, обмежується подача рідини до гідрорулю.Прі збільшенні тиску в порожнині VI збільшується тиск і в пов'язаної з нею через дросель V порожнини IV. При певному тиску в порожнині IV відкривається кульковий запобіжний клапан і рідина з цієї порожнини надходить у порожнину II. Після цього збільшення тиску в порожнині IV припиняється. Тиск в порожнині VI і в пов'язаних з нею порожнинах VIII і I продовжує збільшуватися, поки не досягне величини, обумовленої опором дроселя V витраті, створеному клапаном 16. Одночасно золотник 13, долаючи зусилля пружини 12, займає положення, обумовлене перепадом тиску рідини в порожнинах I і IV, відкриваючи вікна в гільзі 11 на величину, що забезпечує скидання надлишкового тиску. Таким чином, обмежується тиск в системі рульового управління. Тиск регулюється гвинтом 2.