КЛ ГПП. Учебное пособие Воронеж 2010 гоувпо Воронежский государственный технический университет
 Скачать 21.96 Mb.
|
|
Настраиваемым называется гидроаппарат, характеристики которого могут быть изменены только в условиях выключенной гидросистемы. Часто при этом бывает необходима разборка гидроаппарата или гидросистемы. По способу подключения гидроаппараты делятся на: - гидроаппараты трубного присоединения– соединяются с другими гидравлическими устройствами при помощи трубопроводов и рукавов; - гидроаппараты стыкового присоединения– соединяются с другими гидравлическими устройствами при помощи каналов, выведенных на наружную плоскость, по которой происходит стыковка с другими гидравлическими устройствами; - гидроаппараты модульного исполнения– соединяются с другими гидравлическими устройствами при помощи вертикальных каналов, выведенных на две параллельные наружные плоскости с одинаковыми координатами присоединительных отверстий; - встраиваемые– эти гидроаппараты, как правило, не имеют корпусов. Их монтируют в специальных монтажных гнездах гидравлических блоков, соединенных с соответствующими каналами. Присоединительные отверстия на принципиальных и полуконструктивных схемах гидроаппаратов в соответствии с ГОСТ 24242-80 обозначают прописными буквами латинского алфавита: - Р – отверстие для подвода рабочей жидкости под давлением; - А и В – отверстия для присоединения к другим гидравлическим устройствам; - Т – отверстие для отвода рабочей жидкости в гидробак; - X и Y – отверстия для потоков управления; - L – отверстие для дренажного отвода жидкости. К основным параметрам гидроаппаратов(эти параметры, как правило, приводятся в каталогах и паспортах гидроаппаратов) относятся следующие. Главным параметром всех гидроаппаратов является их условный проходDy, под которым понимается диаметр условного отверстия, площадь которого равна максимальному значению проходного сечения гидроаппарата. Последовательность значений Dy регламентирует ГОСТ 16516-80. Типоразмерные ряды всех гидроаппаратов строятся по их условным проходам. К основным параметрам гидроаппаратов относятся также номинальное давление, номинальный расход рабочей жидкости, масса аппарата (без рабочей жидкости) и др. Под номинальным давлением рном понимают наибольшее избыточное давление рабочей жидкости, поступающей на вход гидроаппарата, при котором он должен работать в течение установленного ресурса (срока службы) с сохранением параметров в пределах установленных норм. Ряды номинальных давлений для гидроприводов устанавливает ГОСТ 12445-80. Под номинальным расходомжидкости Qном понимают расход жидкости с определенной вязкостью, проходящий через гидроаппарат, при котором он выполняет свое назначение с сохранением параметров в пределах установленных норм. Ряды номинальных расходов жидкости для гидроприводов устанавливает ГОСТ 13825-80. Выбор конкретного гидроаппарата для определенной гидросистемы осуществляется по величине условного прохода Dy, проверяя при этом соответствие расчетных величин максимального рабочего расхода жидкости через гидроаппарат и максимального рабочего давления номинальным значениям Qном и рном, приведенным в паспорте гидроаппарата. Все гидроаппараты, которые используются в объемных гидроприводах, можно разделить на три основные класса: гидродроссели, гидроклапаны и гидрораспределители. ЛЕКЦИЯ 6 6.1. Гидродроссели Гидродроссель – это регулирующий гидроаппарат, предназначенный для получения заданной величины расхода при данной величине перепада давления в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Гидродроссель представляет собой местное гидравлическое сопротивление, которое также может использоваться для снижения давления в отводимом потоке рабочей жидкости при данном расходе. Важной особенностью гидродросселя является то, что проходное сечение в нем не изменяется под действием потока рабочей жидкости. Применение гидродросселей в качестве регулирующих элементов объемных гидроприводов требует от них двух качеств: - возможность получения характеристики гидродросселя желаемого вида; - сохранение стабильности характеристики гидродросселя во время эксплуатации. Под характеристикой гидродросселяпонимается зависимость потерь давления Δpдр в гидродросселе (перепада давления на гидродросселе) от расхода Q рабочей жидкости, проходящей через него. По виду этой зависимости различают гидродроссели: - линейные– имеют линейную характеристику Δpдр = KQ; (6.1) - квадратичные– имеют квадратичную характеристику Δpдр = KQ. (6.2) Линейность характеристики линейного гидродросселя на практике обеспечивается за счет наличия в его конструкции протяженного канала малого проходного сечения, внутри которого получают ламинарный режим течения жидкости (см. закон Пуазейля). На рис. 6.1 приведена конструктивная схема линейного регулируемого гидродросселя, в котором дросселирующим каналом является винтовая линия прямоугольного сечения, нарезанная на поверхности цилиндрического плунжера 1, образующего прецизионную пару с поверхностью гильзы 2. Регулирование гидродросселя осуществляется изменением рабочей длины lк дросселирующего канала за счет вращения винтовой головки 3. Основным недостатком линейных гидродросселей является нестабильность их характеристики, а именно: зависимость крутизны их характеристики от температуры рабочей жидкости (от ее вязкости). Из-за этой температурной нестабильности характеристики линейные гидродроссели в системах автоматического управления объемными гидроприводами (системах гидроавтоматики) практически не встречаются. Квадратичные гидродроссели в отличие от линейных имеют стабильную характеристику, не зависящую от температуры жидкости. В связи с этим квадратичные гидродроссели получили наибольшее распространение в гидроприводах и системах гидроавтоматики. Простейшим квадратичным нерегулируемым (настраиваемым) гидродросселемявляется жиклер, представляющий собой отверстие в тонкой стенке, из которого происходит истечение жидкости под уровень. Расчетной формулой для такого гидродросселя является формула истечения  , (6.3) Рис. 6.1. Типовые конструктивные схемы гидравлических дросселей из которой получаем выражение, определяющее его характеристику:  , (6.4)где μ – коэффициент расхода, для минеральных масел в области квадратичного сопротивления его можно принимать равным μ = 0,65; So – площадь проходного сечения отверстия в гидродросселе. Недостатком этого гидродросселя является то, что для получения на нем достаточно большого перепада давления для относительно малых по величине значений расхода в гидродросселе следует иметь отверстие очень малой площади. При этом даже если удастся изготовить такое отверстие, то во время эксплуатации высока вероятность его засорения. Как следствие – изменение характеристики гидродросселя, т.е. надежность работы такого гидродросселя будет низкой. Поэтому на практике при решении подобной задачи рекомендуется использовать пакетные гидродроссели(рис. 6.1). Такой гидродроссель состоит из набора шайб. При проектировании пакетного гидродросселя необходимо предусмотреть взаимную фиксацию шайб с целью получения максимального разведения отверстий в соседних шайбах. Регулируемымназывается гидродроссель, в котором площадь его проходного сечения можно изменять путем воздействия на его запорно-регулирующий элемент из вне. К регулируемым относятся крановые, золотниковые, клапанные (игольчатые) гидродроссели, гидродроссель типа «сопло-заслонка» и др. У кранового гидродросселя(см. рис. 6.1) недостатком является увеличение необходимого момента управления пробкой при значительном рабочем давлении питания. Поэтому крановые гидродроссели рекомендуется использовать в низконапорных гидросистемах. У золотникового гидродросселязапорно- регулирующий элемент (золотник) совершает осевое перемещение в корпусе, изменяя при этом площадь проходного сечения гидродросселя за счет изменения величины кольцевого зазора между торцем золотника и проточкой в корпусе. Недостатком золотникового гидродросселя является зависимость усилия управления запорно-регулирующим элементом от рабочего давления питания. В клапанном,или игольчатом, гидродросселе(рис. 6.1) изменение площади проходного сечения происходит за счет перемещения запорно-регулирующего элемента относительно седла, приближаясь или удаляясь от него. Недостатком этого гидродросселя является зависимость усилия, необходимого для управления его запорно-регулирующим элементом, от рабочего давления питания. В гидродросселе типа «сопло-заслонка»запорно- регулирующий элемент (плоская заслонка) перемещается вдоль оси сопла, приближаясь или отдаляясь от него. Следствием этого является изменение расстояния заслонки от торца сопла, а значит, изменение сопротивления потоку жидкости, вытекающему из сопла. В этом гидродросселе усилие, необходимое для управления заслонкой, пропорционально величине потерь давления на гидродросселе. Эта особенность может использоваться при проектировании систем автоматического управления объемным гидроприводом. Для увеличения расхода рабочей жидкости, протекающей через дроссель в обратном направлении, в нем иногда предусматривают установку обратного клапана (рис. 6.2).  Рис. 6.2. Регулируемый дроссель с обратным клапаном 6.2. Регулирующие гидроклапаны Гидроклапан – это гидроаппарат, в котором величина открытия рабочего проходного сечения (положение запорно-регулирующего элемента) изменяется от воздействия потока рабочей жидкости, проходящего через гидроаппарат. Существуют как регулирующие, так и направляющиегидроклапаны. К регулирующим гидроклапанамотносятся гидроклапаны давления, а именно: гидроклапаны напорные и редукционные, а также гидроклапаны разностии соотношения давлений. Гидроклапаном давленияназывается регулирующий гидроклапан, предназначенный для регулирования давления в потоке рабочей жидкости. По характеру воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент клапана различают гидроклапаны давления прямогои непрямого действия. В гидроклапанах прямого действияпроходное сечение изменяется в результате непосредственного воздействия контролируемого потока рабочей жидкости на запорно- регулирующий элемент клапана. Гидроклапаны непрямого действияпредставляют собой совокупность, как правило, двух клапанов: основного и вспомогательного, причем величина открытия рабочего проходного сечения основного клапана изменяется в результате воздействия потока рабочей жидкости на запорно- регулирующий элемент вспомогательного клапана. Напорным гидроклапаномназывается гидроклапан давления, предназначенный для ограничения давления в подводимом потоке рабочей жидкости. К напорным гидроклапанам относятся предохранительный и переливнойгидроклапаны. Предохранительным гидроклапаномназывается напорный гидроклапан, предназначенный для предохранения элементов гидросистемы от давления, превышающего допустимое. Предохранительные гидроклапаны используются во всех объемных гидроприводах и устанавливаются, как правило, в непосредственной близости у насоса, а также в местах, где по условиям работы гидросистемы возможно возникновение опасных по величине давлений. Как правило, для предохранительного гидроклапана характерен эпизодический режим работы. На рис. 6.3приведена конструкция предохранительного клапана прямого действия.  Рис. 6.3. Предохранительный клапан прямого действия В данном случае используется конусный запорно- регулирующий элемент 2, прижимающийся к седлу в корпусе 1 пружиной 3. Давление срабатыванияпредохранительного гидроклапана pк можно отрегулировать при помощи регулировочного винта 4 за счет изменения силы предварительного поджатия пружины 3. Переливной– это напорный гидроклапан, предназначенный для поддержания заданного уровня давления на входе в клапан с заданной точностью путем непрерывного слива части потока рабочей жидкости. Переливные клапаны работают постоянно в неустановившемся режиме, поэтому в них для исключения ударов запорно-регулирующего элемента о седло, как правило, используются золотниковые запорно-регулирующие элементы. Возможность использования в конструкции переливного клапана золотникового запорно-регулирующего элемента обусловлена также и отсутствием жестких требований к их герметичности. На рис. 6.4 приведена конструктивная схема переливного клапана прямого действия с золотниковым запорно-регулирующим элементом.  Рис. 6.4. Переливной клапан прямого действия Основным требованием, предъявляемым к переливному гидроклапану, является поддержание заданного уровня контролируемого давления с заданной точностью в рабочем диапазоне изменения величины расхода жидкости, сливающейся через клапан. Переливные гидроклапаны используются в гидроприводах с дроссельным регулированием. Они подключаются к напорной гидролинии на выходе насоса или устанавливаются в сливную гидролинию последовательно. В этих случаях они выполняют функцию подпорных гидроклапанов. К основным параметрам напорных клапанов (ГОСТ 16517-82) относятся условный проход Dy; номинальное давление pном; диапазон регулирования давления; максимальные внутренние утечки жидкости (для предохранительных клапанов); масса (без рабочей жидкости); зависимость регулируемого давления от расхода, сливающегося через клапан. Редукционным (рис. 6.5 и 6.6) называется регулирующий гидроклапан, предназначенный для поддержания в отводимом потоке постоянного давления р2 меньшего, чем давление р1 в подводимом потоке. Он чаще всего применяется в гидросистемах, где от одного насоса работают несколько потребителей, требующие разные уровни давлений питания. Редукционный клапан прямого действия (см. рис. 6.6) состоит из запорно-регулирующего элемента 3, объединенного с уравновешивающим поршнем 1, и пружины 2, размещенных в гнезде корпуса 8, образующего седло 6 клапана. Для демпфирования возможных колебаний заклапанная полость 9 соединена с областью слива дросселем 10. В отличие от напорных гидроклапанов редукционный клапан нормально открыт, т.е. при выключенной гидросистеме запорно- регулирующий элемент клапана пружиной полностью открыва-  Рис. 6.5. Конструктивные схемы редукционных клапанов  Рис. 6.6. Конструктивная схема редукционного клапана прямого действия |