Регулирующая аппаратура гидравлических систем

К регулирующей аппаратуре гидравлических систем приводов от­носятся аппараты изменения расхода рабочей жидкости и величины давления.

Изменение величины расхода жидкости осуществляется аппарата­ми, называемыми дросселями (дроссель - регулируемое гидравличес­кое сопротивление). Дроссель представляет собой аппарат, имеющий возможность изменять площадь проходного отверстия, по которому проходит поток жидкости. На рис.2.95 показана конструкция щелево­го дросселя модели Г77. В корпусе 3 установлен поворотный полый плунжер 4 с лимбом 1 и крышки 2 и 5. Рабочая жидкость подводится к аппарату по каналу А. Далее она попадает внутрь плунжера 4 и прохо­дит через прорезь В в выходной канал Б. Щель дросселя представляет собой проходное отверстие, образованное кромками прорези В и от­верстия Г. Площадь проходной щели дросселя S_др будет определяться шириной h прорези В, углом поворота плунжера 4 и его диаметром d, т.е. можно записать, что S_др = hdφ/2.

Указанный дроссель монтируется в гидросистеме на приборной плите, к которой подводятся трубопроводы. На рис.2.96 показаны ще­левые дроссели, которые устанавливаются непосредственно в трубоп­роводы, подсоединяемые к каналам А и Б в корпусе 1. Пройдя канал А (рис.2.96а), жидкость по отверстию 5 подходит к дроссельной щели в виде прорези во втулке 2, далее идет по кольцеобразному зазору между втулкой 2 и обоймой 3, отверстию 6 на выход Б. Этот дроссель регули­рует расход жидкости путем проворота обоймы 3, связанной со втул­кой 2, относительно корпуса 1. При этом изменяется площадь проход­ного сечения щели 4 за счет изменения ее длины, находящейся напро­тив отверстия 5. Регулировать расход можно как при движении слева направо, так и в обратном направлении. Дроссель, показанный на рис.2.96б, регулирует расход жидкости лишь при ее движении от кана­ла А к каналу Б. В его корпусе установлен обратный клапан в виде ша­рика 7, который поджат к седлу пружиной 8 и не пропускает жидкость напрямую в канал Б, а лишь через отверстие 5, щель 4 и отверстие 6. Если же подать жидкость в обратном направлении (от канала Б к каналу А), то под действием жидкости шарик 7 отжимается влево и пропускает жидкость в канал А, минуя дроссель 4.

Рис. 2.95.  щелевого типа: а – устройство; б – условное обозначение

Рис. 2.96.  Щелевые дроссели трубного монтажа: а – конструкция; б – щелевой дроссель с обратным клапаном; в – его условное обозначение

На рис.2.97 показан аппарат модели ДКМ, состоящий из двух дросселей и двух обратных клапанов, предназначенный для модульно­го монтажа. Модульный монтаж представляет собой сборку несколь­ких аппаратов в один блок на плите или гидравлической панели. В этом случае аппараты соединяются по стыковочным плоскостям и стя­гиваются шпильками. Во избежание повреждения поверхности стыко­вочных плоскостей при транспортировке они закрыты пластмассовы­ми крышками 11. Для подсоединения к другому аппарату такого же монтажа используется промежуточная пластинка 2 с резиновыми кольцами для уплотнения стыков. В корпусе аппарата 1 установлены две втулки с перемычкой 4 между ними и колпачковые крышки 5 с ре­гулировочными винтами 6 и пружинами 8. Во втулках 3 находятся плунжеры 9, которые являются одновременно затворами обратных клапанов и дросселями. Их хвостовики опираются на буртик регули­ровочных винтов 6 и поджимаются к ним пружинами 8.

Рис.2.97. Сдвоенный дроссель с обратным клапаном модульного монтажа: а – устройство; б – условное обозначение

Работа аппарата происходит следующим образом. Если подать жидкость в канал А, то она по пазу 14 подходит к торцу затвора 9, соз­дает силу, преодолевающую силу пружины 8, отжимает плунжер 9 вле­во и свободно проходит на выход Б. Если же изменить направление те­чения жидкости и подать ее в канал Б, то она проходит по каналам а и в, отверстию с и попадает в полость d, где вместе с пружиной 8 подож­мет плунжер к буртикам винта 6. При этом между кромками правого торца плунжера 9 и втулки 3 сохраняется зазор, через который жид­кость дросселируется и проходит в канал А. Вращая винт 6 в ту или иную сторону, устанавливаются необходимый зазор и величину пото­ка жидкости через дроссель. После чего винтом 7 фиксируется положе­ние винта 6. Для новой настройки необходимо ослабить затяжку вин­та 7, а затем вращать винт 6.

Таким образом, при движении жидкости от канала А к каналу Б или по каналу В к каналу Г осуществляется беспрепятственный про­пуск жидкости, при обратном направлении движения жидкости осу­ществляется ее дросселирование и пропуск необходимого расхода, нас­троенного левым и правым винтом 6. Тем самым можно осуществить независимое регулирование скорости гидравлического двигателя при движении в одну и другую сторону.

Известны также дроссели, имеющие другие формы проходных се­чений. На рис.2.98 показаны некоторые такие виды сечений. Ряд из них выполнен путем растачивания втулки 1 и изготовления плунжера 2 в виде цилиндра (2.98а), конуса (рис.2.98б), цилиндра с прямоугольными (рис.2.98в) и треугольными (рис.2.98г) прорезями. Более технологичны конструкции дросселей, когда втулка не имеет внутренних расточек, а в ней выполнены окна разного профиля (прямоугольного (рис.2.98д), треугольного (рис.2.98е), круглого (рис.2.98ж) и т.п.).

Расход Q_др, пропускаемый дросселем, можно найти по формуле:

где P₁, P₂- давление жидкости соответственно на входе в дроссель и на его выходе; µ - коэффициент расхода дросселя, зависящий от свойств жидкости, формы проходных сечений и ряда других факторов (обычно принимают равным 0,62-0,65), ρ- плотность рабочей жидкости.

Анализируя выражение для определения расхода через дроссель, нетрудно заметить, что расход линейно зависит от площади проходного сечения дросселя S_др и нелинейно от разности давлений P = P₁ — P₂. При работе привода с переменной нагрузкой давление P₂  будет меняться, что приведет к изменению расхода через дроссель и, в конеч­ном счете, к изменению скорости движения гидравлического привода. Если же гидравлический привод применяется в металлорежущих стан­ках, то в процессе обработки деталей сила резания непостоянна, что влечет за собой и колебание скорости гидродвигателя, что, как прави­ло, недопустимо. В таких случаях рекомендуется применять регулято­ры расхода. Это аппараты, которые обеспечивают настройку необхо­димого расхода жидкости и поддержание этого расхода постоянным при переменной нагрузке на гидродвигателе.

Рис.2.98. Формы проходных сечений дросселей: а - цилиндрическая; б - кольцеобразная с коническим затвором; в - щелевая в виде прямоугольных прорезей; г - щелевая с треугольными прорезями; д - в виде прямоугольного окна; е - в виде треугольного окна; ж - в виде круглого окна;

Регулятор расхода (рис.2.99) представляет собой аппарат, в корпу­се которого установлен дроссель, с помощью которого настраивается необходимая величина расхода, и клапан постоянной разницы давле­ний (иначе - регулятор давления), обеспечивающий поддержание рас­хода постоянным. Регулятор давления может быть установлен после­довательно с дросселем (как это показано на рис.2.99à) и параллельно с ним (рис.2.99в).

Работают аппараты следующим образом. Жидкость поступает в аппарат (рис.2.99а) по каналу А, проходит зазор h между кромками грибкового плунжера 2 и расточки в корпусе 1 и подходит к щели дрос­селя 5, а по отверстию а - к нижним торцам грибкового плунжера 2. При этом перед дросселем начинает расти давление, которое воздейст­вует на нижние торцы плунжера 2 и приподнимает его вверх, уменьшая зазор h. Благодаря возникшему давлению P₁ на входе в дроссель жид­кость преодолевает его сопротивление и идет внутри плунжера 5 на вы­ход Б. При наличии нагрузки на выходе аппарата (например, жидкость направляется в гидравлический двигатель) в канале Б поднимется дав­ление P₂, соответствующее нагрузке, которое вместе с пружиной 3 бу­дет противодействовать подъему плунжера 2 (канал Б соединен с по­лостью В отверстием в). Когда на плунжере 2 наступит равенство сил, действующих на него сверху (пружина и давление P₂) и снизу (давление P₁), он остановится; при этом на дросселе установится определенная разность давлений ΔP = P₁ — P₂. Если же по каким-либо причинам (например, колебание сил нагрузки) давление P ₂ возрастет, то нару­шится равновесие сил на плунжере, и он начнет опускаться вниз, увели­чивая зазор h и уменьшая сопротивление прохода жидкости к дроссе­лю. Потери давления на нем станут меньше, что приведет к росту дав­ления P₁ и, соответственно, силы снизу на плунжер 2, препятствующий его опусканию. Рост давления P₁ и опускание плунжера будут продол­жаться до наступления равновесия сил. При этом величина разности давлений ΔP = P₁ — P₂ восстановится, обеспечивая пропускание через дроссель настроенного расхода. Если же давление P₂ по каким-либо причинам уменьшится, то подъем плунжера 2 уменьшит зазор h, увеличит потери давления при прохождении этого зазора и уменьшит давление P ₁ до такой величины, при котором разность давлений снова станет прежней.

Рис.2.99. Регуляторы расхода: а–устройство регулятора расхода модели Г55-2; б- его условное обозначение; в - устройство регулятора расхода модели Г55-1; г - его условное обозначение

Уравнение сил, действующих в установившемся режиме на плун­жер, будет иметь вид: P₁S_кл — P ₂ S_кл -G_пр = 0. Отсюда нетрудно полу­чить, что ΔP = P₁ — P₂ = G_пр /S_кл ≈ const В этих выражениях принято: S_кл- площадь верхнего и нижнего торцов плунжера 2 клапана давле­ния, G_пр - сила пружины 3. Поскольку ход плунжера 2 в процессе рабо­ты незначителен, можно считать, что сила пружины постоянна и зави­сит от выбора ее предварительного натяга, устанавливаемого при сборке аппарата. Обычно его берут таким, чтобы обеспечивать на дросселе разность давлений P = 0,3 МПа.

Регулятор расхода, в котором клапан давления включен парал­лельно дросселю, показан на рис.2.99в. Войдя в аппарат по каналу А, жидкость беспрепятственно подходит к дросселю, перед которым соз­дается давление P ₁, необходимое для преодоления его сопротивления. Вместе с тем по отверстию а она подходит и к нижним торцам плунже­ра 2 клапана давления. От действия давления P₁ снизу на плунжер дейс­твует сила, приподнимающая его вверх, преодолевая действие пружи­ны 5. При этом открывается проход части жидкости из канала А в ка­нал В на выход в бак. Преодолев дроссель, жидкость поступает на вы­ход аппарата в канал Б, где создается давление P₂, преодолевающее сопротивление на дальнейшем пути жидкости. По каналу б жидкость подходит в полость Г над грибком и вместе с пружиной 5 сопротивля­ется подъему плунжера 2. Он остановится, когда наступит равенство сил на плунжере, действующих на него снизу и сверху.

При этом на дросселе установится разность давлений, определяе­мая предварительным натягом пружины, аналогично регулятору рас­хода с последовательно включенным клапаном давления. Для этого аппарата будет справедливо выражение для разности давлений ΔP = P₁ — P₂ = G_пр/S_кл. Изменение давления P₂ на выходе аппарата, вызванное, например, изменившимися условиями работы, нарушит равновесие сил на плунжере, который своим перемещением так изме­нит зазор на пути слива жидкости в бак, что изменение давления P ₁ бу­дет соответствовать изменению давления P ₂ , а их разность останется постоянной.

Поскольку в этом аппарате давление P ₁ перед дросселем является давлением в напорной гидролинии, а оно меняется вместе с изменени­ем давления P₂ ,то представляется возможным ограничивать величину давления P₂ путем установки в корпус этого аппарата предохранитель­ного клапана давления в виде шарикового затвора 3 с регулируемой винтом 4 пружиной. По каналу В жидкость под давлением P₂ подходит к шарику 3. Если давление P₂ вырастет настолько, что создаваемая ею сила преодолеет силу пружины, то шарик 3 поднимется и откроет слив жидкости в бак (по каналу, показанному штриховыми линиями). Та­ким образом, величина давления P₂ ограничивается настройкой пру­жины шарикового клапана давления 3. Это позволяет предохранить гидравлическую систему при аварийном росте нагрузки на ее двига­тель, питаемый регулятором расхода.

Каждый из рассмотренных регуляторов расхода, выполняя одну и ту же функцию, имеет свои достоинства и недостатки. Регулятор расхо­да, в котором дроссель и клапан давления соединены друг с другом последовательно (рис.2.99а), могут устанавливаться как перед двигате­лем в напорной гидролинии, так и в сливной гидролинии или парал­лельно двигателю. Однако при его работе потребляемая насосом мощ­ность постоянна и максимальна даже при отсутствии нагрузки на дви­гателе.

Регулятор расхода, в котором дроссель и клапан давления соеди­нены друг с другом параллельно (рис.2.99в) может устанавливаться лишь на входе гидродвигателя. Но зато потребляемая насосом мощ­ность при работе с этим аппаратом зависит от нагрузки. Таким обра­зом, регулятор расхода с последовательным клапаном давления имеет широкую область применения, но не экономичен. Напротив, регуля­тор расхода с параллельным клапаном давления более экономичен, од­нако имеет узкую область применения.

Сборка аппаратов гидравлической системы часто проводится на специальной плите, называемой гидравлической монтажной панелью. Тем самым уменьшается число труб и облегчается обслуживание само­го гидропривода. Поэтому отечественная промышленность выпускает также и аппараты стыкового монтажа. Одним из таких аппаратов представлен регулятор расхода МПГ55-2 (рис.2.100), в котором все ка­налы выведены на стыковую плоскость корпуса 1, закрытую при тран­спортировке крышкой 12. В корпусе установлена втулка дросселя 2, а в ней перемещается затвор дросселя 3. Его положение, а, значит, и пло­щадь проходного окна, устанавливается путем перемещения гайки 4 при вращении лимба 7 и связанного с ним винта 6. Установка лимба фиксируется гайкой 5. Лимб поворачивается на 4 оборота. Его оборо­ты регистрируются счетчиком 8, поворачивающимся на 1/4 своего обо­рота при повороте лимба на один оборот. Шарик 9 с пружиной 10 пре­дотвращает самопроизвольный проворот счетчика. Затвор дросселя 3 снизу поджат пружиной 11, обеспечивающей его перемещение вверх при установке большего проходного сечения при вращении лимба 7 по часовой стрелке (гайка 4 при этом перемещается вверх).

Рис.2.100. Регулятор расхода стыкового монтажа: а - устройство; б - условное обозначение

Подвод жидкости осуществляется по входному каналу в полость А регулятора давления. Пройдя окно В во втулке регулятора, ограничи­ваемое кромкой плунжера 13, жидкость попадает в полости Г, Д, Ж и далее в канал Е. Оттуда она проходит к дроссельному окну во втулке 2 и, пройдя его, выходит в канал Б, связанный с гидролинией подвода жидкости к гидравлическому двигателю и с полостью И у торца гриб­кового плунжера 13, поджимаемого пружиной 14. Принцип действия аналогичен работе аппарата на рис.2.99а.

Изменение давления на выходе аппарата нарушает равновесие сил на плунжере 13 и его смещение, благодаря чему площадь проходного окна В и давление перед дросселем изменяется таким образом, что обеспечивается поддержание постоянной разности давления на дрос­селе и постоянного потока жидкости на выходе аппарата.

К регулирующей аппаратуре относятся также и клапаны давления: предохранительные и редукционные.

Предохранительные клапаны предназначены в первую очередь для ограничения величины давления в гидросистеме. Но кроме этой функ­ции они могут выполнять и ряд других. Например, описанный в разде­ле 2.2 предохранительный клапан прямого действия может поддержи­вать постоянное давление в напорной гидролинии и создавать подпор в сливных трубопроводах.

Клапан давления, показанный на рис.2.101, может выполнять сле­дующие функции: предохранять гидросистему от перегрузки (ограни­чивать максимальное давление), выполнять роль клапана последова­тельности (пропускать поток рабочей жидкости при достижении в этом потоке или управляющем канале при дистанционном управлении заданного давления, настраиваемого пружиной), служить в качестве переливного клапана (поддерживать постоянное давление на входе в аппарат за счет непрерывного слива рабочей жидкости), а также под­держивать постоянную разность давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей среды.

Клапан устроен следующим образом. В корпусе 1 установлен плунжер клапана 2, который поджимается пружиной 4, находящейся в крышке 3. Регулирование натяга пружины (силы действия пружины на плунжер) осуществляется винтом 5. Клапан относится к аппаратам нормально закрытого типа, т.е. при отсутствии рабочей среды плун­жер 2 находится в крайнем нижнем положении и перекрывает соедине­ние входной полости А с выходным каналом Б. В корпусе аппарата вы­полнены каналы а, б, в, г, ж, а также демпфер (нерегулируемый дрос­сель) в виде канала д малого диаметра. Каналы а и г закрыты пробка­ми 6 и 7. Технологические отверстия в корпусе также заглушены проб­ками.

Подвод рабочей жидкости осуществляется в полость А. Оттуда жидкость поступает по каналам в и ж к демпферу д и после него в тупи­ковую полость под нижним (по рисунку) торцом плунжера 2. Клапан закрыт, поэтому жидкость не может пройти на выход в канал Б. Одна­ко, если давление жидкости в подводящем канале нарастает, то растет и сила действия жидкости на нижний торец плунжера 2. Когда она пре­одолеет силу пружины 4, то плунжер поднимется вверх и откроет про­ход жидкости в канал Б. Если этот канал соединен с баком, то клапан обеспечивает слив жидкости в бак и тем самым ограничивает давление P_кл в подводящем канале. Из уравнения равновесия сил на плунжер давление P_кл, при котором открывается клапан, будет равно: P_кл = G_пр/S_т, где G_пр- сила пружины, настраиваемая винтом 5, S_Т - площадь торца плунжера.

Рис.2.101. Клапан давления многофункциональный трубного монтажа модели Г54-32М: а - устройство; 6 - его условное обозначение

Если канал Б соединен не с баком, а с потребителями гидравличес­кой энергии, то в выходном канале Б будет некоторое давление Р. Вы­ходной канал соединен отверстием б с полостью е. Поэтому давление Р вместе с пружиной будут сопротивляться подъему плунжера, а откры­тие клапана произойдет, когда сила от давления в канале А превысит сумму сил пружины и от давления Р, действующих на плунжер сверху. В открытом состоянии клапан будет поддерживать постоянную раз­ность давлений в подводящем и выходном каналах.

Этот клапан обеспечивает также возможность дистанционного управления. В этом случае канал в заглушается пробкой, а к каналу г вместо пробки 7 подключается канал управления. Клапан давления откроется и пропустит жидкость из канала А в канал Б лишь тогда, когда давление в канале управления создаст достаточную для подъема плунжера 2 силу.

Если же мы хотим, чтобы клапан давления открывался при дости­жении нужной разницы в двух каналах управления, то тогда надо заг­лушить и канал б, а вместо пробки 6 подсоединить к полости е другой канал управления. Тогда клапан откроется лишь при достижении не­обходимого давления в канале г, зависящего от силы пружины 4 и дав­ления в канале а. Причем, в этом состоянии клапан может пропускать жидкость в обоих направлениях.

Возможны и другие комбинации подключения каналов.

Поскольку предохранительный клапан давления пропускает жид­кость, как правило, только в одном направлении, отечественная про­мышленность выпускает клапан давления со встроенным обратным клапаном, открывающим проход жидкости из выходного канала Б в подводящий канал А (рис.2.102). При подаче жидкости в канал А в кор­пусе 1 она проходит по отверстию в и демпферу д в полость 2 под тор­цом плунжера 4. При создании давлением жидкости достаточной для преодоления сопротивления пружины 5 силы плунжер 4 поднимается вверх, открывая пропуск жидкости на выход в канал Б. Если жидкость подать в канал Б, то она отжимает затвор 3 с пружиной 2 обратного клапана и свободно проходит в канал А. С помощью винта 6 можно настраивать давление, при котором открывается клапан.

В промышленных гидроприводах широкое применение нашли клапаны давления непрямого действия (рис.2.103), которые кроме ука­занных выше функций клапана давления могут обеспечить разгрузку насоса.

Устроен он следующим образом. В корпусе 1 установлен плун­жер 3 грибковой (Т-образной) формы, который поджимается сверху пружиной 9. В крышке 4 располагается шариковый клапан 6 с пружи­ной 8, предварительный натяг которой настраивается регулировоч­ным винтом 7.

При подаче жидкости в канал А она заполняет проточку В, по ка­налу ж проходит в полость г, а по отверстию е проходит в полость д под нижним торцом плунжера 3. Далее она проходит демпфер в виде отверстия малого диаметра в пробке 2, заполняет полость б и подходит к шарику 6, закрывающему выход жидкости в канал а. Таким образом клапан закрыт, и жидкость не может попасть на выход Б. Если же дав­ление жидкости в канале А растет, то растет и сила, действующая от этого давления на шарик 6. Отметим, что при этом сверху на плунжер 3 действуют сила от давления жидкости и сила пружины, а снизу - сила от давления жидкости. Поэтому никакой рост давления не сможет зас­тавить подняться плунжер 3 вверх и открыть проход из проточки В в проточку Г. Когда же давление в полости б вырастет настолько, что его сила преодолеет силу пружины 8, то шарик 6 поднимется вверх и откроет проход жидкости в канал а и далее по отверстию в на выход в канал Б. При этом через демпфер начнется течение жидкости. Это оз­начает, что давление Р в полости б меньше, чем давление P_кл в полос­ти д. Поэтому сила, действующая на плунжер 3 со стороны давления P_кл жидкости в полостях гид, станет больше суммы силы пружины G1 и силы давления Р жидкости в полости б. Под действием большей силы плунжер 3 поднимется вверх и откроет проход жидкости из канала А и расточки В в расточку Г и далее в канал Б на выход. Таким образом, происходит срабатывание клапана в два этапа: сначала открывается шариковый клапан 6, называемый предохранительным, а затем плун­жерный 3, называемый переливным.

Рис.2.102. Клапан давления модели Г66-3: а - устройство; 6 - условное обозначение

Рис.2.103. Клапан давления непрямого действия модели Г52-1: à - устройство; á - условное обозначение

Для установившегося режима работы аппарата можно записать уравнение сил на плунжере: P_клS_кл — PS_кл —G₁ =0, где S_кл- площадь верхнего и нижнего торцов плунжера 3.

В этом уравнении два неизвестных P_кл и Р. Составив уравнение сил, действующих на открывшийся шариковый клапан 6, получим: PS_ш— G=0, где   G   сила пружины   8,  S_ш- площадь шарикового клапана. Отсюда находим P = G/S_ш. Тогда нетрудно получить, что давление P_кл, при котором открывается предохранительный клапан, равно: P_кл = P + G₁/S_кл = G/Sш +G₁/S_кл. Поскольку сила пружины 9 незначительна (она нужна для преодоления сил трения плунжера 3 и его силы веса для обеспечения закрытого состояния аппарата при монтаже аппарата крышкой вниз), то приближенно можно считать, что давление открытия клапана P_кл  равно давлению Р, настраиваемому пружиной 8 при изменении ее натяга регулировочным винтом 7.

Срабатывание аппарата при поддержании постоянного давления P_кл и создании подпора, если клапан включен в сливную гидролинии, аналогично рассмотренному.

В режиме разгрузки насоса аппарат срабатывает несколько иначе. Под разгрузкой насоса понимается такое состояние в его работе, когда давление в напорной гидролинии насоса понижается принудительным образом почти до нуля. Для этого необходимо полость клапана б сое­динить напрямую с баком (на рис.2.103б показано штриховой линией). Вместо пробки 5 к аппарату подключается трубопровод, отводящий жидкость в бак. В этом случае давление в полости б становится равным нулю, вследствие чего подъему плунжера 3 будет препятствовать лишь пружина 9, создающая небольшую силу. Поэтому плунжер 3 под дейст­вием силы от давления в канале А поднимется вверх, открыв проход жидкости из канала А в канал Б. В результате в гидролинии А давление понизится до величины P_разгр = G₁/S_кл, где P_разгр - давление, возника­ющее в напорной гидролинии при разгрузке насоса, так как в одной и той же гидролинии не может быть двух разных давлений, а может быть лишь меньшее из них. Значение P_разгр по величине близко нулю, пото­му что сила пружины G₁ мала, а площадь S_кл сравнительно велика.

Такой описанный режим работы обеспечивает снижение давления в аварийных ситуациях или при проведении технического обслужива­ния или настройки гидросистемы.

К регулирующей аппаратуре относят также и гидравлические ре­дукционные клапаны, предназначенные для понижения давления в гидролинии на выходе аппарата и поддержания этого пониженного давления постоянным.

Рассмотрим устройство и принцип действия на примере редукци­онного клапана вставного монтажа (рис.2.104). Вставной монтаж представляет собой установку аппарата в подготовленное в гидравли­ческом устройстве гнездо. Поэтому в корпусе аппарата не предусмат­риваются места крепления трубопроводов, что облегчает изготовле­ние, монтаж аппарата и его обслуживание.

Редукционный клапан давления состоит из двух клапанов - основно­го (рис.2.104а) и управляющего (рис.2.104б).

Рис.2.104. Редукционный клапан давления модели МКРВ: а – устройство; б – управляющий клапан; в – условное обозначение

Основной клапан состоит из корпуса 2, в который вворачивается управляющий клапан 1. В него же устанавливается втулка 3 с упором 4. Во втулке 9 закрепляется гильза 5 с плунжером 6 и поджимающей его пружиной 7. В перемычке плунжера 6 выполнены два демпфера д в виде отверстий малого диаметра. Для предохранения поверхности гильзы от возможных повреждений при транспортировке она закрыта крышкой 8, которая при установке аппарата в гнездо гидроагрегата снимается.

Управляющий клапан (рис.2.104б) представляет собой устройство в виде втулки 10 с наружной резьбой для закрепления в корпусе основ­ного клапана. Во втулке находится регулировочный винт 9, поджима­ющий пружиной 11 к седлу 13 конический затвор 12.

Работает редукционный клапан следующим образом. Жидкость подается к аппарату через отверстия А в гильзе 5 (рис.2.104а), проходит через дросселирующие окна, образованные кромками этих отверстий и отверстий б в плунжере 6 и теряет на них энергию. Поэтому давление в выходном канале Б будет ниже, чем на входе в аппарат.

Заметим, что площадь проходных окон в этот момент максималь­на, т.к. затвор 6 отжат пружиной 7 в крайнее нижнее положение. Из ка­нала Б часть потока жидкости идет через демпферы д в перемычке зат­вора, заполняя полость В над ним, и подходит к конусному затвору 12 управляющего клапана, который закрывает выход жидкости в каналы а, в и далее из них в бак.

При наличии нагрузки на выходе аппарата Б давление жидкости внутри плунжера, в полости В и перед затвором 12 нарастает до тех пор, пока сила, создаваемая им на затворе, не преодолеет силу пружи­ны 11. Управляющий клапан открывается, пропуская жидкость в бак. При этом давление Р в полости В становится меньше давления P_кл в канале Б. Поэтому суммарная сила давления Р и пружины 7 станет меньше силы давления P_кл , и плунжер 6 начнет подниматься вверх, уменьшая площадь проходных окон основного клапана. Это движение вверх вызовет с одной стороны уменьшение давления P_кл (за счет уве­личения сопротивления проходных окон), ас другой стороны рост соп­ротивления сжимающейся пружины 8.

Перемещение плунжера вверх прекратится при наступлении ра­венства сил на нем, действующих снизу и сверху. Это будет означать окончание переходного процесса и начало работы аппарата в устано­вившемся режиме, когда на выход аппарата проходит рабочая жид­кость при заданном пониженном давлении. При этом незначительная часть потока, определяемая сопротивлением демпферов д и перепадом давления на них, будет постоянно уходить в бак через открытый управ­ляющий клапан.

Любое изменение давления в канале А приведет к нарушению ра­венства сил на плунжере и его перемещению, вызывающему изменение сопротивления проходных окон основного клапана. Последнее восста­новит прежнее значение давления. Так, например, если по каким-либо причинам, давление в канале Б начнет возрастать, то смещение плун­жера вверх уменьшит площадь проходных окон основного клапана, увеличив их сопротивление. Это, в свою очередь, увеличит потери дав­ления при прохождении жидкости, что и уменьшит давление в кана­ле Б. Плунжер снова опустится вниз и займет прежнее положение.

Из описания работы нетрудно выяснить, что давление P_кл на вы­ходе редукционного клапана зависит от силы пружины 11 управляю­щего клапана, которая настраивается регулировочным винтом. Соста­вив уравнение равновесия сил, действующих на плунжер, получим сле­дующее выражение: P_клS_кл —G₇ — PS_кл = 0, где S_кл- площадь торца плунжера, G₇- усилие пружины 7. Из уравнения равновесия сил, дейст­вующих на открытый затвор управляющего клапана получим, что P = G₁₁lS, где G₁₁- сила пружины 11, S- площадь затвора, на которую действует давление Р. Окончательно получим, что P_кл = G₁₁/S + + G₇/S_кл. Поскольку сила G₇ пружины 7 невелика, а площадь плунже­ра S_кл относительно велика, то можно считать, что давление на выхо­де аппарата зависит лишь от настройки силы пружины 11 управляю­щего клапана, которая в свою очередь определяется жесткостью пру­жины и ее предварительным натягом, осуществляемым с помощью винта 9.

Из принципа действия редукционного аппарата следуют два усло­вия, которые необходимо соблюдать для надежной работы аппарата:

1. Давление на входе в аппарат должно быть заведомо больше на­ибольшего желаемого давления на его выходе;
2. Каналы а и в обязательно должны быть открыты и соединены с баком.