Материал: 2008
нестабильности характеристики линейные гидродроссели в системах автоматического управления объемными гидроприводами (системах гидроавтоматики) практически не встречаются.
Регулируемым называется гидродроссель, в котором площадь eго проходного сечения можно изменять путем воздействия на его запорнорегулирующий элемент извне. К регулируемым относятся крановые, золотниковые, клапанные (игольчатые) гидродроссели, гидродроссель типа «сопло-заслонка» и др. Рассмотрим конструктивные особенности этих гидродросселейУкранового. гидродросселя (рис. 33, а) запорно-регулирующий элемент 2 (пробка) совершает поворотное движение в корпусе 1 вокруг оси нормальной плоскости рисунка, изменяя при этом площадь проходного сечения гидродросселя. Недостатком такой конструкции является увеличение необходимого момента управления пробкой при значительном рабочем давлении питания, поэтому крановые гидродроссели рекомендуется использовать в низконапорных гидросистемах.
У золотникового гидродросселя (рис. 33, б и в) запорно-регулирующий элемент 1 (золотник) совершает осевое перемещение в корпусе 2, меняя при этом площадь проходного сечения гидродросселя за счет изменяя величины х.
а) |
|
б) |
|
в) |
|
|
|
|
|
|
|
д) |
г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 33. Регулируемые квадратичные гидродроссели: а) крановый; б) и в) золотниковые; г) клапанный или игольчатый; д) «сопло-заслонка»
Существенным недостатком золотникового гидродросселя, изображенного на рисунке 33, б, является зависимость усилия управления запорнорегулирующим элементом от рабочего давления питания. Конструкция золотникового гидродросселя, приведенная на рисунке 33, в, лишена этого недостатка. Действительно, жидкость под давлением поступает между двумя поясками золотника, силы давления, возникающие при этом, действуют на
51
золотник в осевом направлении и взаимно уравновешиваются. Усиление управления в этом случае должно преодолевать только силы трения между золотником и гильзой (корпусом), возникающие при перемещении золотника. Торцевые полости в корпусе такого гидродросселя, как правило, сообщаются с гидробаком дренажными гидролиниями. В клапанном, или игольчатом, гидродросселе (рис. 33, г) изменение площади проходного сечения происходит за счет перемещения запорки регулирующего элемента 1 относительно седла 2, 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 «соплозаслонка» (рис. 33, д) запорно-регулирующий элемент 1 (плоская заслонка) перемещается вдоль оси сопла 2, приближаясь или отдаляясь от него. Следствием этого является изменение расстояния х заслонки от торца сопла, а значит, изменение сопротивления потоку жидкости, вытекающему из сопла. Следует обратить внимание на то, что 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.
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 направляющие гидроклапаны.
К регулирующим гидроклапанам относятся гидроклапаны давления (напорные и редукционные), а также гидроклапаны разности и соотношения давлений.
Гидроклапаном давления называется регулирующий гидроклапан, предназначенный для регулирования давления в потоке рабочей жидкости. По характеру воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент клапана различают гидроклапаны давления прямого и непрямого действияВгидроклапанах. прямого действия проходное сечение изменяется в результате непосредственного воздействия контролируемого потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент клапана. Гидроклапаны непрямого действия представляют 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 клапанаНапорным. гидроклапаном называется гидроклапан давления, предназначенный для ограничения давления в подводимом потоке рабочей жидкостиПереливной. – это напорный гидроклапан, предназначенный для поддержания заданного уровня давления на входе в клапан с заданной точностью путем непрерывного слива части потока рабочей жидкости. Из этого определения следует, что переливные клапаны работают постоянно в
52
неустановившемся режиме, поэтому в них для исключения ударов запорнорегулирующего 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. 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.
Редукционным называется регулирующий гидроклапан, предназначенный для поддержания в отводимом потоке постоянного давления p2, меньшего, чем давление p1 в подводимом потоке. Он чаще всего применяется в гидросистемах, где от одного насоса работают несколько потребителей, требующие разные уровни давлений питания.
Гидроклапан разности (перепада) давлений – это гидроклапан давления,
предназначенный для поддержания заданной разности давлений в производимом и отводимом потоках рабочей жидкости или в одном из этих потоков и постороннем потоке.
Гидроклапан соотношения давлений – это гидроклапан давления,
предназначенный для поддержания заданного соотношения давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости или в одном из этих потоков и постороннем потоке.
Редукционные пневмоклапаны. Применяемые в пневмоприводах редукционные пневмоклапаны (регуляторы давления) различают по следующим основным признакам: по типу нагрузочного элемента (пружина, давление – с управлением от вспомогательного регулятора); по степени разгруженности редуцирующего клапана (со сбалансированной и несбалансированной площадью клапана); по возможности сброса избыточного выходного давления воздуха (с клапаном сброса и без клапана сброса); по виду уплотнения редуцирующего клапана по седлу (с эластичным уплотнением, с металлическими уплотняющими поверхностями); по типу чувствительного элемента (мембранные и поршневые). Схемы редукционных пневмоклапанов основных типов приведены на рисунке 34.
Рис. 34. Схемы редукционных пневмоклапанов
53
При выборе типа редукционного клапана следует учитывать давление воздуха в сети, необходимый диапазон регулирования выходного давления воздуха и его допустимые колебания; диапазон изменения расхода воздуха; возможность превышения давления воздуха сверх заданного и необходимость перенастройки с большего давления на меньшее путем сброса сжатого воздуха через редукционный пневмоклапан; необходимость дистанционного управления. Наибольшее применение получили редукционные пневмоклапаны с пружинным нагрузочным элементом.
Показателями точности редукционных пневмоклапанов являются изменение выходного давления при изменении входного давления сжатого воздуха (регулировочная характеристика) и изменение выходного давления при изменении расхода воздуха через пневмоклапан (расходная характеристика).
Предохранительным гидроклапаном называется 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. Основными требованиями, предъявляемыми к предохранительному гидроклапану, являются:
-герметичность сопряжения седло-клапан в закрытом положении;
-стабильность давления срабатывания клапана (надежность).
Предохранительные пневмоклапаны. Превышение давления в пневмосети
выше допустимого может нарушить нормальную работу пневмоприводов и систем управления или привести к аварии. Обычно пневмосеть предприятий предохраняют путем установки необходимых устройств на компрессорных станциях, однако в ряде случаев это требуется и на отдельных участках сети. Устройство, открывающееся для сброса сжатого воздуха в атмосферу при превышении установленного давления воздуха и закрывающееся при восстановлении его до величины, близкой к заданной, называется предохранительным клапаном. Принцип действия клапана основан на уравновешивании усилием пружины (или весом груза) давления воздуха, действующего на запорно-чувствительный элемент. Применяемые в пневмосистемах предохранительные клапаны различают по следующим основным признакам: по виду нагрузочного элемента (пружинного или грузового типа); по исполнению запорно-чувствительного элемента (с шариковым, коническим, плоским, мембранным элементом); по характеру управления открытием клапана для сброса избыточного давления воздуха (клапаны прямого действия, в которых запорный элемент выполняет также роль чувствительного элемента, и клапаны с сервоуправлением, в которых основной клапан открывается по сигналу от вспомогательного клапана, воспринимающего давление в пневмосистеме).
54
Реле давления
Реле давления предназначены для выдачи электрического командного сигнала при достижении в пневматической или гидравлической системе заданного давления (или разности давлений). Различают реле давления измерительного и дифференциального типов. Первое реагирует на избыточное давление (разность между изменяющимся давлением в системе и атмосферным), второе – на разность между давлениями в двух частях системы (например, в штоковой и поршневой полостях пневмоцилиндра). Контролируемое давление, или разность давлений, воспринимается чувствительным элементом (поршнем, мембраной, сильфоном, трубкой Бурдона). Настройка реле давления на заданное значение контролируемого параметра осуществляется изменением усилия нагрузочного элемента, обычно винтовой пружины. Когда контролируемый параметр достигнет заданного значения, перемещение чувствительного элемента достигнет значения, необходимого для замыкания или размыкания электрического контактного устройства. Электрические контактные устройства могут быть прямого или мгновенного действия. Контакты прямого действия при медленном нагружении чувствительного элемента подвергаются сильному дугообразованию, что приводит к их быстрому износу. Реле давления с контактами прямого действия применяютВыпускаюттолькорелекакаварийныедавлениясигнальныеизмерительногоустройстватипа. с сильфонным,
мембранным, и поршневым чувствительными элементами.
Реле давления измерительного типа применяют, как правило, для выключения машины в случае падения давления в воздушной сети ниже допустимого уровня. Применять реле давления измерительного типа для обеспечения работы исполнительных механизмов в определенной последовательности не рекомендуется.
Реле, в которых отсутствует возможность регулирования величины давления, при котором происходит переключение электрического контактного устройства, принято называть пневмоэлектропреобразователями.
Конструктивно пневмоэлектропреобразователи аналогичны реле давления с настраиваемым значением контролируемого давления, однако отсутствие устройства для регулирования усилия нагрузочного элемента позволяет значительно упростить конструкцию и уменьшить размер.
2.4. Вспомогательные устройства гидро- и пневмоприводов
Кондиционеры рабочей жидкости
Кондиционерами рабочей жидкости называются устройства,
предназначенные для получения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости. В машиностроительных гидравлических приводах применяются два вида кондиционеров: теплообменники и отделители твердых частиц.
55