КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Гідравлічні клапани
Розрізняють клапани гніздового і золотникового (повзункового) типів. Гніздові клапани мають гніздо (сідло) з кільцевою поверхнею стику і елемент, який перекриває гніздо і має форму грибка, тарілки, кульки або конуса (рис. 8.31). Особливості гніздових клапанів: • щільно перекривають, забезпечують мінімальне просочування (витікання), • застосовуються також і для рідин HF (водяної гідравліки), • нечутливі до забруднень, • для переналаштування потрібні значні зусилля.
Краї золотника, які пересуваються у впускних і випускних каналах клапана, називаються керувальними краями. Особливості золотникових клапанів: • на лицеві (головні) поверхні золотника не діє тиск, а отже його можна пересувати (переналаштувати) малими зусиллями; • за допомогою простих конструктивних змін, наприклад, застосовуючи інший золотник, можна виконувати інші завдання; • у зв'язку з наявністю радіального проміжку (допасовування золотник-втулка) виникає просочування; • на керувальних краях, у зв’язку з великими швидкостями протікання рідини, виникають значні зусилля, викликані зміною прискорення рідини. Клапани тиску служать для обмеження тиску, вмикання або вимикання виконавчих агрегатів для підтримування постійного робочого тиску. Клапан для обмеження тиску (запобіжний клапан). Його завданням є захист гідравлічного обладнання від тиску, який перевищує допустимий. Якщо на активну поверхню клапана діє тиск, під дією якого перебуває гідравлічне обладнання, то виникає зусилля. Цьому зусиллю протидіє зусилля відрегульованої пружини (рис. 8.33). На рис. 8.34 показано характеристики запобіжного клапана. Дійс При виборі клапана для обмеження тиску необхідно враховувати максимальний тиск і максимальну інтенсивність протікання. Підтримування. При навантаженні, що змінюється, може статися стрибкоподібне висування поршня. Протидіє цьому клапан, який обмежує тиск, реалізуючи так зване підтримування (рис. 8.35). Переріз зливного трубопроводу буде відкритий повністю, коли тиск гідравлічної рідини, яка витікає з гідроциліндра досягне значення, при якому відкривається клапан підтримування. Об'єм рідини, яка стиснена між помпою і клапаном, зменшує коливання навантаження гідроциліндра. Стрибкоподібний рух поршня або циліндра можна зменшити, застосовуючи запобіжний клапан як підтримувальний. Кріплення. В процесі обробки процес керування кріпленням деталі і її подачею здійснюється тільки одним розподільником (рис. 8.36). Якщо розподільник 1V1 знаходиться в лівому положенні, то живиться гідроциліндр, який кріпить 1A1. Після закріплення деталі наступає зростання тиску. Це викликає відкривання клапана 2V1, який обмежує зусилля кріплення (клапана для обмеження тиску), протікання рідини до гідроциліндра 2A1 і початок руху подачі.
При великій інтенсивності протікання рідини або високих вимогах до точності налаштування тиску, клапан безпосередньої дії вже не задовільняє – потрібна була б пружина зі значною жорсткістю. Тому у таких випадках застосовується двоступеневі клапани, які складаються з малого клапана гніздового типу для керування тиском і великого, головного клапана для керування інтенсивністю протікання (рис. 8.37). Гніздовим клапаном з конусним грибком налаштовується на допустимий максимальний тиск. Якщо тиск в обладнанні досягає цього налаштованого найвищого рівня, то рідина через гніздовидний клапан потече у резервуар. На шляху вона мусить протекти через Двоступеневими клапанами, які обмежують тиск, Стежний клапан
Стежний клапан застосовується як під'єднувальний клапан, наприклад, для синхронізації роботи двох незалежних гідравлічних кіл (рис. 8.39). Наприклад: гідроциліндр подачі свердла може розпочати рух лише тоді, коли кріпильний гідроциліндр затиснув оброблювану деталь.
Всі розглянуті вище клапани, призначені для регулювання тиску, були закриті в некерованому стані і відкривалися в процесі керування. Редукційні клапани (клапани, які понижують тиск) відкриті в некерованому стані.
Редукційні клапани часто застосовуються для створення дотискувальної сили (рис. 8.43). Це є обов'язковим, наприклад, при кріпленні (затисканні) тонкостінної деталі. Перетворювачі тиску перетворюють тиск гідравлічної рідини в електричний сигнал. Вони застосовуються як індикатори тиску.
За допомогою розподільних клапанів (розподільників) змінюють напрям протікання рідини, тобто напрям руху поршня гідроциліндра а також, за використання сигналів „старт-стоп ", змінюють величину переміщення. Найчастіше застосовують розпо Шляхом зміни золотника можна змінити функцію розподільного клапана 4/3. У першому випадку (рис. 8.44) всі робочі канали в нульовому, некерованому положенні клапана закриті, а в другому випадку вони з'єднані з резервуаром. Вмикати і вимикати розподільні клапани можна механічним, пневматичним, гідравлічним або електромагнітним способом. В аварійних ситуаціях більшістю розподільних клапанів можна керувати в ручному режимі. Розподільчі клапани з номінальною інтенсивністю вищою від 50 літрів/хв, будуються як двоступеневі (рис. 8.45). Клапан першого ступеня, який називається також пілотом, виробляє зусилля переналаштування, величина якого достатня до подолання сили опору, яка виникає на керувальних краях головного золотника. Там виникають значні зусилля, пов’язані з гідродинамікою потоку рідини. В п’ятиканальних клапанах, на відміну від чотириканальних, олива, що повертається, направляється до резервуару двома незалежними каналами R і T (рис. 8.46). Такий розподіл є ефективним, бо дозволяє в деяких колах значно спростити системи керування (табл.8.1). Характеристики протікання розподільного клапана
З характеристик протікання Q/Δp розподільника, при заданій номінальній величині клапана NG і відомій інтенсивності протікання Q, можна визначити спад тиску (рис. 8.47). Відсікальні клапани Відсікальними клапанами керують інтенсивністю протікання. Такі клапани не потребують сигналів керування, тому що їх завдання полягає в пропусканні рідини тільки в одному напрямку. Найважливішим з них є зворотний клапан, який подібний до зворотного клапана, застосовуваного в пневматиці. Це гніздові клапани з кулькою або з грибком (елементами замикання), які забезпечують дуже щільне замикання. Керований зворотній клапан Розподільні клапани, виконані у золотниковій версії, не можуть забезпечити утримування навантаженого поршня у даному положенні у зв'язку з внутрішніми течами між золотником і корпусом, які мають місце у його центральному положенні. Наприклад, якщо це був би підіймач автомобілів, то наступало б повільне опускання піднятого автомобіля. Цьому можна запобігти вмиканням в канал живлення гідроциліндра керованого зворотного клапана (рис. 8.48). Під час висовування поршня потік рідини вільно протікає через зворотний клапан. Якщо розподільний клапан опиниться в центральному положенні, то зворотний клапан наглухо закриває протікання рідини і утримує навантажений поршень у визначеному положенні. Під час повернення поршня тиск в каналі керування Z відкриває клапан, пересуваючи поршень вліво, а він в свою чергу відкриває малий гніздовий клапан, розміщений у відсікальному пристрої. Це призводить до вирівнювання тисків перед і за відсікальним пристроєм, який в цьому режимі можна перемістити назад, приклавши невелике зусилля.
Аналогічні взаємно-переналагоджувальні зворотні клапани, застосовувані як гідравлічний замок, можуть бути реалізовані в одному корпусі. Щоб їх закривання було щільним, обидва робочі гідропроводи гідроциліндра в середньому положенні розподільника під'єднуються до резервуару. Клапани, які керують інтенсивністю протікання.
α коефіцієнт протікання (0,6 - 0,9) A0 площа дроселювального перерізу ρ в ' язкість рідини qv об'ємна інтенсивність протікання На рис.8.52 наведені характеристики протічного клапана. Кожна крива відповідає певному дроселювальному перерізу. Чим менший переріз, тим крутішою є відповідна крива або тим більшим є гідравлічний опір. Разом із зростанням кількості рідини, що протікає, зростає також опір дроселя. На практиці це означає, що при змінному навантаженні виконавчого елемента змінюється також швидкість протікання.
За допомогою двоканальних регуляторів протікання можна керувати швидкістю виконавчих елементів незалежно від їх навантаження. В цьому випадку дросельний клапан з'єднаний з диференціальним, який підтримує постійний спадок тиску Δр на регулювальному шаблоні. Диференціальний клапан складається з золотника і пружини. На вході клапана діє тиск p1, а на керувальному краю золотника, який утримується пружиною, тиск редукується до величини p2. На регулювальному шаблоні виникає різниця тисків Δp = p2 – p3, величина якої повинна бути постійною (рис.8.53). На торцеві поверхні золотника діють наступні сили: з лівого боку: в стані рівноваги маємо:
При пружині з малою жорсткістю і невеликим згином, наприклад, біля 4 мм, зусилля пружини Ff, є практично постійним, тому: Налаштована на регуляторі інтенсивність протікання забезпечує постійну швидкість руху поршня гідроциліндра, незважаючи на зміну навантаження. В регуляторі потоку з розвантажувальним каналом (триканальний регулятор) частина інтенсивності протікання, яка не використана в гідроциліндрі, відводиться без тиску в резервуар (рис. 8.54). При великих інтенсивностях протікання це призводить до підвищення ККД системи. Тому що такий тип регулятора не може діяти в каналі без тиску у зв'язку з наявністю гідропроводу зливу до резервуару, то його можна застосовувати тільки в ка Керування швидкістю Можна керувати швидкістю гідроциліндрів і двигунів без затримок за допомогою регуляторів протікання. Недоліком дросельного керування, яке поділяється на первинне і вторинне, є втрати енергії.
Вторинне керування. У цьому випадку регулятор потоку вмикають за гідроциліндром в його вихідному гідропроводі або в зливному гідропроводі системи. Завдяки цьому в гідропроводі від гідроциліндра аж до регулятора протікання діє тиск, величина якого не залежить від навантаження поршня (рис.8.56). У системах з вторинним керуванням нема потреби у підтримуванні поршня. Поршень тут утримується завдяки високому тиску в обох камерах гідроциліндра. Це викликає велике навантаження ущільнень і призводить, у зв'язку з зростанням сил тертя, до погіршення Стрибкоподібний рух. Різницевий клапан, який застосований в регуляторі, складається з рухомого повзуна і пружини, причому в неактивованому стані золотник впирається в упор. Лише після вмикання рідина протече через регулятор, і його золотник встановлюється в заданому положенні. Проте встановлення золотника відбувається з певним запізненням, тому в перший момент через налаштувальний фланець протікає надто велика кількість рідини, наслідком чого рух поршня гідроциліндра відбувається з великою швидкістю (стрибкоподібний рух). Лише після того, коли золотник досягне заданого положення, наступає зменшення швидкості гідроциліндра, і вона надалі утримується на сталому рівні. Цей недолік можна зменшити, забезпечуючи неперервне, навіть в стані спокою, протікання рідини через регулятор.
Клапани неперервної дії Перемикальні клапани мають два або три фіксовані Зміна керування в двостановій гідравліці призводить до ударів при зміні швидкості, що має негативний вплив на обладнання. Щоб, наприклад, плавно зрушити з місця велику масу або плавно її загальмувати, гідроциліндр повинен на початку рушити з швидкостями v1 і v2, досягнути постійної швидкості v3, а на кінці плавно загальмувати при швидкостях v4 і v5 (рис. 8.58). Якщо нарисувати зміну швидкості у функції часу, то отримаємо ступінчастий приріст швидкості або, відповідно, ступінчасте її зменшення при гальмуванні. Потік рідини, а також інерція поршня дещо згладжують гострі зломи на ступінчастій діаграмі швидкості. Ідеальним був би графік з “гладкими” схилами, звідси назва „рампоподібний графік". В двостановій гідравліці для реалізації зміни швидкості, згідно з наведеним графіком, необхідні чотири дросельні клапани, чотири клапани 2/2 а також один розподільний клапан 4/3. Цей перелік устаткування можна значно скоротити, застосувавши розподільчі клапани неперервної дії (пропорційні розподільники або серворозподільники) (рис. 8.59). При їх допомозі можна реалізувати одночасно функції розподільчого клапана, такі як вибір напрямку, “старт” і “стоп”, а також можна безступенево керувати швидкістю гідроциліндрів і двигунів. М'який старт і гальмування згідно з бажаною діаграмою рампоподібного типу можна реалізувати завдяки електронним системам керування.
Завдяки тому, що розняття елементів уніфіковані, переоснастка системи з двостанових розподільників на розподільники неперервної дії не створює жодної проблеми. Пропорційні клапани
Керування можна здійснювати: • в пропорційному розподільному клапані (пропорційному розподілювачі): величиною і напрямом інтенсивності протікання Q (літрів/хв); • в пропорційному клапані тиску: величиною тиску p (бар); • в пропорційному клапані протікання (пропорціїному регуляторі протікання): величиною інтенсивності протікання (літрів/хв).
Завдяки можливості реалізації безступеневого налаштування, сфера використання пропорційних клапанів швидко розширюється. Все частіше безпосередньо в клапані вмонтовується також електроніка для його керування. Пропорційні електромагніти Пропорційні електромагніти живляться постійним струмом (рис. 8.61). Вони перетворюють вхідний струм в пропорційне зусилля, яке передається стрижнем якоря. Характеристики „хід-зусилля " пропорційних електромагнітів діляться на два діапазони: робочого ходу і неробочого ходу (рис. 8.62). В діапазоні робочого ходу характеристика проходить на рівні, який залежить від величини магнітного потоку - на певному відрізку майже горизонтально. Це дає можливість забезпечити однозначно визначене положення якоря за допомогою підпірної пружини. Пропорційні електромагніти використовуються для безпосереднього керування клапанами або як перший ступінь підсилення в багатоступеневих клапанах. Часто як перший ступінь застосовується „регулювальний” клапан тиску (рис. 8.63). Пропорційний електромагніт працює в режимах: • керування зусиллям, коли передання зусилля відбувається при практично нерухомому стрижні якоря (хід~0); • керування ходом, коли стрижень якоря діє на пружину, і в залежності від сили магніту а також від жорсткості пружини реалізує певний хід. Хід може відповідати, наприклад, положенню дроселя, а це в свою чергу визначає інтенсивність протікання Q клапана.
Зворотний зв'язок за положенням золотника підвищує точність налаштування, а також динаміку пропорційних розподільників. Пропорційні розподільники з безпосереднім керуванням В безструмовому стані золотник пропорційного розподільника під впливом двох пружин перебуває в середньому положенні (рис. 8.64). Після подачі сигналу керування стрижень якоря пропорційного магніту пересуває золотник в межах робочого ходу доти, доки зусилля підпірної пружини і магніту взаємно не зрівноважаться. Тоді на краях золотника виникає дроселювальна щілина, яка керує інтенсивністю потоку Q. Інтенсивність потоку Q розподільника може змінюватися неперервно шляхом зміни струму керування I.
Перший ступінь складається, наприклад, з двох клапанів, які керуються зусиллям і призначені для регулювання тиску (рис. 8.65). На початку обидва магніти знаходяться в стані без струму і олива з каналу керування стікає через відкриті клапани до резервуару. З моменту збудження електронної системи, наприклад лівого магніту, стрижень якоря через конусний клапан створює в каналі А тиск, пропорційний до струму керування. Цей тиск діє на головний золотник, викликаючи його переміщення до положення, в якому наступить рівновага зусиль, створюваних золотником і підпірною пружиною. Ширина дроселювальної щілини між штуцерами P і B а також А і T є По одній стороні золотника розміщена пружина двосторонньої дії, яка знаходиться в головному ступені розподілювача і при відсутності струму керування утримує повзун точно в нульовому положенні. На протилежній стороні золотника знаходиться індуктивний датчик положення. Напівкулясті заглиблення золотника формують бажану характеристику протікання пропорційного розподільника. Властивості першого ступеня підсилення з клапанами обмеження тиску: • неперервне споживання оливи колом керування (1,5 - 2 літрів/хв), • висока швидкодія, • велика надійність експлуатації при малій небезпеці забруднення, • мале тертя. Якщо в першому ступені підсилення розподільника застосувати редукційні клапани, то можна обмежити інтенсивність протікання в колі керування (рис. 8.66). Тиск p утримується на рівні середніх значень. Якщо, наприклад, пропорційний магніт відкриє і утримуватиме з'єднану з гідропроводом А щілину, величина якої пропорційна вхідному струму І, то головний золотник пе Властивості першого ступені підсилення з редукційними клапанами: • мінімальне споживання рідини, • нижча швидкодія, • мала надійність експлуатації у зв'язку з можливим забрудненням, • більше тертя.
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 3609; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! |