ПРОМЫШЛЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Клапан последовательности и редукционный клапан


Рассмотрим работу клапанов последовательности и редукционного клапана в гидросистеме. С их помощью осуществляются дополнительные методы управления гидросистемами. Обратимся к приведенной гидросхеме машины, в которой два гидроцилиндра питаются от одного насоса, но работают строго поочередно. Это гидропривод зажима рабочего инструмента и его подачи.

В нем удачно сочетается совместное использование клапанов последовательности и редукционного клапана. Задача данного гидропривода – без вмешательства оператора осуществить заданную последовательность работы гидроцилиндров, которая отражена на схеме рис.1.



Рис.1. Схема работы клапанов последовательности и редукционного клапана

1 – редукционный клапан; 2 и 3 – клапаны последовательности; Р1…Р6 – манометры

При включении оператором гидрораспределителя поток от насоса через клапан 1 поступает в поршневую полость гидроцилиндра А (цилиндр зажима рабочего инструмента). Слив из штоковой полости осуществляется через обратный клапан, установленный параллельно клапану 3.

Шток гидроцилиндра А выдвигается до крайнего положения. Инструмент зажат. После упора поршня в переднюю крышку давление на насосе возрастает до р2 = 7,0 МПа и открывает клапан 2. Шток гидроцилиндра В выдвигается до крайнего положения. Для обеспечения стабилизации движения штока в сливной линии гидроцилиндра В установлен дроссель.

Во время движения штока гидроцилиндра А и в период его остановки при движении гидроцилиндра В клапан 1, вне зависимости от величины давления на насосе, поддерживает в поршневой полости гидроцилиндра А постоянное давление р3 = 5,0 МПа. Оно обеспечивает постоянную силу зажима рабочего инструмента машины.

При включении оператором гидрораспределителя поток от насоса через обратный клапан, установленный параллельно дросселю, поступает в штоковую полость гидроцилиндра подачи В, шток втягивается до конечного положения. Слив из поршневой полости осуществляется через обратный клапан, установленный параллельно клапану 2.

После этого давление на насосе начинает расти до р4 = 6,0 МПа. Клапан 3 срабатывает, рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр А, и начинается втягивание штока до конечного положения. Слив из поршневой полости осуществляется также через обратный клапан. Рабочий инструмент разжимается.

Система вернулась в исходное положение. В данной гидросхеме показано правильное расположение датчиков давления (манометров Р1…Р6). Они помогают лучше понять процедуры настройки клапанов, а также распределение давления в различных частях гидросистемы. Здесь клапан 1 является редукционным.

Клапаны 2 и 3 – последовательные. Это двухходовые клапаны. Они содержат два порта для силового потока рабочей жидкости: один входной (нагнетание) и один выходной (рабочий). Редукционный клапан является «нормально открытым». Он ограничивает давление в гидролинии на его выходе. На схеме это давление р3 в гидроцилиндре А зажимного устройства машины.

Давление р3 = 5,0 МПа соответствует настройке редукционного клапана. В результате сила зажима рабочего инструмента в машине не превышает заданной и практически остается постоянной. Редукционный клапан 1 управляется изменением выходного давления р3 гидроцилиндра А.

Клапаны последовательности 2 и 3 являются «нормально закрытыми». Принцип их работы и конструкция аналогичны предохранительному клапану. Срабатывание происходит при достижении определенной величины давления на их входе. Клапан 3 откроется при давлении р4 = 6,0 МПа и направит поток рабочей жидкости в гидроцилиндр А.

Клапан 2 откроется при величине давления р2 = 7,0 МПа и приведет в действие гидроцилиндр В. Следует заметить, при срабатывании клапанов последовательности 2 и 3 редукционный клапан 1 продолжает удерживать более низкое давление у себя на выходе, равное величине его настройки – 5,0 МПа. Максимальное давление всей гидросистемы ограничено 12,0 МПа.

Принцип действия редукционного клапана и клапана последовательности

Рассмотрим принцип работы клапана последовательности (рис.2). Клапаны последовательности устанавливаются в том случае, когда работа последующего контура гидросистемы должна начинаться после завершения действия предыдущего контура.



Рис.2. Принцип работы клапана последовательности

Обратимся к гидросхеме. В ней первым начнет работать гидроцилиндр 1 главного контура. Одновременно рабочая жидкость поступает под торец золотника клапана последовательности (пунктирная линия). Но развиваемая гидравлическая сила пока не может преодолеть сопротивление его пружины.

Как только поршень гидроцилиндра 1 остановится (например, достигнет крайнего положения – упрется в переднюю крышку), рабочее давление начнет расти. В результате гидравлическая сила преодолеет сопротивление пружины. Золотник клапана сместится и откроет доступ рабочей жидкости во второй контур. Шток гидроцилиндра 2 начнет выдвигаться.

Рассмотрим теперь работу редукционного клапана (рис.3). Обратимся к гидросхеме. Рабочая жидкость от насоса подается на вход редукционного клапана (линия р) и, проходя через открытый золотник, как показано на схеме, выходит по линии А в гидроцилиндр второго контура.



Рис.3. Принцип работы редукционного клапана давления

Выходная линия А внутренними каналами связана с торцевой полостью золотника (пунктирная линия на схеме). Другой канал соединяет линию А с рабочей боковой поверхностью золотника, которая перекрывает его (сплошная линия на схеме). Эта же боковая поверхность золотника перекрывает канал слива Т.

Действующее на торец золотника рабочее давление уравновешивается пружиной, которая установлена в его противоположной торцевой полости. Величина рабочего давления определяется настройкой пружины.

Неизбежные внутренние утечки, проходя по зазорам между золотником и корпусом клапана, попадают в подпружиненную полость и по каналу У направляются на слив. Повышение давления в гидроцилиндре увеличивает гидравлическую силу, действующую на торец золотника.

Золотник смещается вниз, сжимая пружину. Одновременно он уменьшает площадь рабочего окна и открывает доступ жидкости на слив. Часть рабочей жидкости из канала р направится на слив по каналу Т. Другая часть по каналу А продолжает поступать в гидроцилиндр, поддерживая в нем заданное давление.

Количество рабочей жидкости, поступающей в гидроцилиндр, будет автоматически регулироваться дросселирующими кромками золотника. При превышении давления настройки клапана золотник перекроет доступ рабочей жидкости в гидроцилиндр, и весь расход направится на слив.

Если нагрузка в гидроцилиндре уменьшится, давление снизится в линии А и, соответственно, в торцевой камере золотника. Пружина заставит золотник подняться и увеличить площадь его рабочих окон.

Дополнительный расход рабочей жидкости поступит в гидроцилиндр и обеспечит заданный режим работы – восстановит требуемую величину давления. Таким образом, можно сделать следующие заключения.

Клапан последовательности - Представлен в семействе клапанов управления давлением. Однако давлением он не управляет. Этот клапан всего лишь использует сигнал давления, чтобы открыть свое рабочее окно.

Во многих случаях его можно отнести к семейству распределителей, поскольку этот клапан изменяет направление потока рабочей жидкости после открытия своего окна под воздействием давления, которое определяется настройкой пружины.

Редукционный клапан - Поддерживает в управляемом контуре заданное давление (всегда ниже максимального). Он также может выполнять функции предохранительного клапана. В этом случае редукционный клапан должен настраиваться примерно на 1,0 МПа выше, чем давление на его выходе.

При резком возрастании давления в рабочей линии клапан направит рабочую жидкость на слив в гидробак. В обоих типах упомянутых клапанов пружинная полость соединена со сливом. Это дает возможность продолжать работу клапана, когда его выходная линия нагружена давлением.

Через сливной канал в гидробак направляются внутренние утечки и излишний объем рабочей жидкости. Отсутствие сливного канала привело бы к перетеканию утечек через зазоры клапана и быстрому его выходу из строя.

При настройке любого клапана следует соблюдать следующие правила:

- Необходимо правильно подобрать манометр. Величина настройки давления клапана должна соответствовать примерно 2/3 показания шкалы манометра.

- Для нормально открытых клапанов их выходная гидролиния до точки тестирования должна быть разгруженной, т.е. не должна работать.

- Для нормально закрытых клапанов их выходная гидролиния должна быть соединена со сливом.