Обратные клапаны и гидрозамки
Назначение обратных клапанов для трубопроводов, особенности их устройства и функционирования. Гидравлические характеристики обратных клапанов. Позиционирование исполнительных механизмов в промежуточном положении с длительной выдержкой под нагрузкой.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.06.2015 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Обратные клапаны
Обратные клапаны предназначены для пропускания рабочей жидкости только в одном направлении. При движении потока рабочей жидкости в обратном направлении проходное сечение клапана закрывается.
Установка в гидроприводе машины обратного клапана исключает самопроизвольное опускание рабочего оборудования под действием внешней нагрузки, а также при случайном включении гидрораспределителя.
На рис. 1 показан обратный клапан, удобный для установки между трубами в гидросистемах мобильных машин. Запорно-регулирующий элемент снабжен пружиной. Он имеет малый ход, благодаря чему рабочее проходное сечение клапана закрывается и открывается мгновенно.
Рис. 1. Обратный клапан типа 61
Рис. 2. Гидравлические характеристики обратных клапанов типоразмеров 611 (а), 612 (б), 613 (в) и 614 (г)
При номинальном расходе пружина создает сопротивление потоку не более 0,05 МПа (рис. 2, кривая 5). По заказу потребителей клапаны снабжают усиленными пружинами (при этом сопротивление потоку может составлять 0,15 и 0,3 МПа; рис. 2, кривые 2 и 1 соответственно) или поставляют без пружин. В последнем случае их надо устанавливать вертикально и можно использовать в качестве подпиточных. Поставляют также отдельные детали клапана без корпуса для встраивания в различные панели и гидроагрегаты.
На мобильных машинах наибольшее применение находят клапаны с условным проходом 16, 20, 25 и 32 мм.
Клапаны Г51-3 ОАО "Гидравлик" (г. Грязи Липецкой обл.) состоят из корпуса 1, к коническому седлу которого пробкой 5 через пружину 4 прижат плунжер 3. Масло, подводимое в отверстие 7, приподнимает плунжер и проходит в отводное отверстие 2.
При изменении направления течения давление масла в отверстии 2 (и полости б) вместе с пружиной 4 плотно прижимает плунжер к седлу, исключая возможность обратного потока.
В схеме, показанной на рис. 3, а обратный клапан исключает возможность слива масла из гидросистемы при выключении насоса. Два обратных клапана 1 и 2 (рис. 3, б) позволяют независимо разгружать насосы с помощью распределителя 3. В ряде случаев обратные клапаны с нормальной или усиленной пружиной могут применяться для создания подпора в отдельных участках гидросистемы. Обратный клапан 4 (рис. 3, в) создает опре - деленный подпор на входе в маслоохладитель 3, защищая последний от перегрузки, а использование клапана 1 дает возможность с помощью дросселя регулировать частоту вращения гидромотора 2 в одном направлении.
Клапаны типа ШКО по ТУ2-053-1841-87 ОАО "Гидравлик" (г. Грязи Липецкой обл.) состоят из корпуса 1, седла 2, плунжера 3, пружины 4, пробки 5, штифтов 8 и уплотнений. Прямой поток масла проходит из отверстия 7 (А) в отверстие 6 (В) ', при изменении направления потока клапан запирается.
Рис. 3. Типовые схемы применения обратных клапанов
Клапаны КВКНД по ТУ2-4707000-37-86 ОАО "Гидравлик" (г. Грязи Липецкой обл.) встраиваются непосредственно в трубопроводы и состоят из корпуса 1 (4.15), клапана 2, пружины 3, направляющей 4, крышки 5, гаек б и врезающихся колец 7.
Рис. 4. Конструкция обратных клапанов КВКНД
Обратный клапан КОР 6/3 ПК ЗАО "Завод Гидроавтоматики" (г. Санкт-Петербург) (рис. 4) также встраивается в трубопровод. Основные параметры: условный проход 6 мм, давление 32 МПа, номинальный расход 12,5 л/мин (при Др = 0,15 МПа), давление открывания не более 0,02 МПа, утечка не более 1 см3/мин.
Позиционирование исполнительных механизмов в промежуточном положении с длительной выдержкой под нагрузкой
Задачи сохранения заданного положения исполнительного механизма под нагрузкой в течение длительного промежутка времени решаются не только для обеспечения требований техпроцесса, но и для выполнения приводом условий безопасной работы обслуживающего персонала. Так, например, резкое падение давления в напорной линии, обесточивание электропривода насоса или иные внезапные отказы оборудования не должны приводить к различного рода аварийным ситуациям: падению поднятого груза, ослаблению зажима обрабатываемых деталей и пр.
Для длительного удержания нагрузки в заданной точке позиционирования полости гидродвигателей должны запираться абсолютно герметично, без перетечек или утечек рабочей жидкости. С этой целью в гидроприводах применяют гидроаппаратуру клапанного типа - либо распределители (рис. 5, а), либо гидрозамки (рис. 5, б).
Рис. 5. Позиционирование гидроцилиндров одностороннего действия в промежуточном положении
Управление выдвижением и втягиванием выходного звена плунжерного гидроцилиндра 1.0 (рис. 5, а) осуществляется распределителем 1.1, а останов выходного звена в любом промежуточном положении производится переключением распределителей 1.2 Поскольку распределитель 1.2 имеет клапанную конструкцию, то гидроцилиндр может находиться в заданном положении под нагрузкой сколь угодно долго.
Позиционирование (выдвижение и останов в требуемой позиции) штока гидроцилиндра одностороннего действия 1.0 (см. рис. 5, б) осуществляется 3/2-распределителем 1.1 Фиксация штока в заданном положении обеспечивается гидрозамком 1.3 Втягивание штока осуществляется в том случае, если распределитель 1.1 находится в своем нормальном положении, а распределитель 1.2 переключен, т.е. подает управляющий сигнал на открытие гидрозамка 1.3 Длительное удержание гидроцилиндров двустороннего действия в требуемой позиции также осуществляется при помощи гидрозамков (рис. 6).
Рис. 6. Позиционирование гидроцилиндров двустороннего действия в промежуточном положении
Если нагрузка воздействует на гидроцилиндр постоянно в одном направлении, то в приводе можно использовать односторонний гидрозамок (рис. 6, а, б), если же нагрузка имеет знакопеременный характер, то в приводе применяют гидрозамок двустороннего действия (рис. 5, в):
выдвижение штока цилиндра 1.0 осуществляется при переключении 4/2-распределителя 1.1 в левую позицию (рис. 6, а). При этом жидкость через гидрозамок 1.3 подается в поршневую полость цилиндра, в то время как из штоковой вытесняется на слив. Останов штока цилиндра в требуемой точке происходит при возврате распределителя 1.1 в исходное положение: жидкость под давлением подается в штоковую полость цилиндра 1.0, в то время как поршневая оказывается запертой гидрозамком 1.3 В таком положении гидроцилиндр 1.0, находящийся под действием внешней нагрузки и давления штоковой полости, будет удерживаться до тех пор, пока не будет подана команда на разблокирование гидрозамка 1.3 посредством 3/2-распределителя 1.2;
позиционирование гидроцилиндра 1.0 осуществляется 4/3-распределителем 1.1, выполненным по гидросхеме 34, переключение которого в нейтральную позицию обеспечивает надежное запирание гидрозамка 1.2, так как каналы А и X последнего сообщаются со сливом (рис. 5, б);
для фиксации штока гидроцилиндра 1.0, испытывающего знакопеременные нагрузки, в любом положении применен двусторонний гидрозамок 1.2 (рис. 5, в). Позиционирование гидроцилиндра 1.0 и управление гидрозамком 1.2 осуществляется 4/3-распределителем 1.1, выполненным по гидросхеме.
Гидрозамки
Гидрозамки предназначены для пропускания потока рабочей жидкости при отсутствии управляющего воздействия - в одном направлении, а при наличии управляющего воздействия - в обоих направлениях.
Самопроизвольное движение рабочего органа (например, опускание ковша скрепера, ножа автогрейдера во время его транспортирования, стрелы крана или экскаватора во время работы) может привести к поломке машины. Обычно гидрозамки устанавливают между гидрораспределителем и гидроцилиндром для надежной фиксации и предотвращения самопроизвольного (неуправляемого) движения рабочих органов машины, вызванного неизбежными перетечками рабочей жидкости в зазоре запорно-регулирующего элемента направляющего гидроаппарата.
По конструктивному исполнению различают односторонние гидрозамки - с одним запорным элементом и двусторонние - с двумя запорными элементами. Гидрозамки состоят из обратных клапанов и цилиндров управления для их принудительного открытия. Односторонние гидрозамки перекрывают одну гидролинию, а двусторонние - обе гидролинии, идущие от гидрораспределителя к гидроцилиндру.
Рис. 7. Неразгруженный односторонний гидрозамок типа 541
В гидросистемах мобильных машин наибольшее применение получили односторонние разгруженные и неразгруженные гидрозамки с коническим запорным элементом, имеющие условный проход 16, 20, 25 и 32 мм.
В неразгруженном одностороннем гидрозамке (рис. 7) штоковая полость гидроцилиндра управления соединена с подклапанной полостью (с внутренним дренажом). В разгруженных односторонних гидрозамках эти полости разобщены, и изолированная штоковая полость гидроцилиндра управления соединена с дренажной гидролинией (с отдельным дренажом).
При установке гидрозамков необходимо учитывать их конструктивное исполнение (тип), а также место размещения дросселей с обратными клапанами - до или после гидрозамка (рис. 8). Дроссели с обратными клапанами свободно пропускают поток жидкости на подъем рабочего органа и ограничивают расход рабочей жидкости и соответственно скорость рабочего органа при его опускании.
Если в схеме привода гидроцилиндра грузоподъемного механизма с гидрозамком не будет установлен дроссель с обратным клапаном, то при перемещении золотника гидрораспределителя в позицию "опускание" в гидролинии насоса и управления гидрозамком создается давление, достаточное для открытия гидрозамка. После открытия гидрозамка рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра поступает на слив, и рабочий орган опускается под действием внешней нагрузки F. При этом скорость перемещения штока гидроцилиндра может превысить скорость, обусловленную подачей насоса. Тогда давление в противоположной (поршневой) полости гидроцилиндра и в гидролинии управления уменьшается, запорный элемент гидрозамка под действием пружины закрывается и движение прекращается. Затем давление в напорной гидролинии и в гидролинии управления снова возрастает, и гидрозамок открывается. Таким образом, происходят прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления.
Рис. 8. Схемы установки неразгруженного гидрозамка после дросселя (а) и разгруженного гидрозамка перед дросселем (б)
Для исключения этого явления между неразгруженным гидрозамком и гидроцилиндром рекомендуется устанавливать дроссель с обратным клапаном (см. рис. 8, а), сопротивление которого при опускании рабочего органа создает давление, необходимое для открытия обратного клапана гидрозамка и поддержания его в этом положении.
При установке замедлительного клапана или другого дросселирующего устройства между неразгруженным гидрозамком и сливной гидролинией все равно возникают прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления вследствие того, что при опускании рабочего органа давление дросселирования действует на штоковую полость гидроцилиндра, последний перемещается в исходное положение и обратный клапан закрывается. После закрытия клапана движение прекращается, давление за гидрозамком уменьшается, давление в гидролинии управления повышается и гидрозамок снова открывается. После открытия гидрозамка жидкость перемещается в сливную линию, давление дросселирования возрастает, гидрозамок закрывается и т.д.
Когда дросселирование необходимо осуществить за гидрозамком (например, в гидрораспределителе), следует применять разгруженные гидрозамки (см. рис. 8, б), в которых давление дросселирования не воздействует на поршень управления гидрозамка и не закрывает его при опускании рабочего органа.
Давление управления для гидрозамков составляет от 0,02 (минимальное давление срабатывания ненагруженного клапана) до 32 МПа.
Для выбора гидрозамков рекомендуется определить давление в напорной гидролинии (давление управления ру) в момент открытия гидрозамка и при опускании рабочего органа.
При установке гидрозамка по схемам, приведенным на рис. 8, могут быть два случая нагружения: когда на гидроцилиндр действует нагрузка в направлении движения штока и когда такая нагрузка отсутствует. В зависимости от этого вычисления следует выполнять по следующим формулам.
При наличии нагрузки в направлении движения штока:
для неразгруженных гидрозамков
py = p1S1/S3 - \ - С,
для разгруженных гидрозамков
py = (p1S1 - р2 (S1 - S4)] /S3 + С;
обратный клапан трубопровод гидравлический
при отсутствии нагрузки в направлении движения штока; для неразгруженных гидрозамков
py = p1S2/S3 + С,
для разгруженных гидрозамков
py = (p1S1 + р2 (S1 - S4)] /S3 + С
где рх - давление в подводе В; р2 - давление в подводе А; С - давление пружины за - порного элемента (можно принять С = 0,5 МПа).
Рис. 9. Односторонние гидрозамки типа У4610.35А (а) и У4610.36А (б)
Односторонние гидрозамки КУ по ТУ2-053-0221244.063-91 ОАО "Гидравлик" (г. Грязи Липецкой обл.) с минимальным сопротивлением пропускают прямой поток масла, а обратный поток возможен только посте принудительного открытия запорного элемента с помощью гидравлически управляемого плунжера. Гидрозамки имеют четыре конструктивных исполнения. Аппараты исполнения 2 (рис. 9, а) состоят из корпуса 1, плунжера 2, запорного элемента 3, крышек 4, пружины б, винтов 5 и уплотнений. Прямой поток проходит из линии А в линию В; поток из В в А во. зможен только при наличии давления управления в полости 8, сдвигающего вправо плунжер 2 и принудительно открывающего запорный элемент 3; полость 7 постоянно соединена с дренажной линией. При незначительном подпоре в линии А (в случае потока через принудительно открытый обратный клапан) предпочтительно применение исполнения 4 (рис. 9, в), в котором дренажной линии не требуется. В целях снижения давления управления могут использоваться аппараты с декомпрессором 9: исполнение 1 (рис. 9, б) вместо исполнения 2 или исполнение 3 (рис. 9, г) вместо исполнения 4, в которых плунжер сначала открывает разгрузочный клапан (декомпрессор), а затем - основной запорный элемент.
Рис. 9. Односторонние гидрозамки КУ исполнений 2 (а), 1 (б), 4 (в) и 3 (г); схемы их обозначений (д)
В схеме, показанной на рис. 10, а, гидрозамок 3 исключает возможность самопроизвольного опускания груза при нейтральном положении распределителя 4 или случайном падении давления в гидросистеме. Гидроклапан давления с обратным клапаном 2 (см. с.143) настроен на давление, которое превышает давление, создаваемое весом груза в штоковой полости цилиндра. В результате движение поршня вниз возможно только после переключения распределителя 4 влево и подвода давления в поршневую полость цилиндра и отверстие Рх гидрозамка. Скорость опускания регулируется дросселем /. Движение вверх происходит быстро, поскольку масло свободно проходит через линии А и В гидрозамка и обратные клапаны в штоковую полость.
Пример использования гидрозамка в приводе зажимного цилиндра показан на рис. 10, б. При случайном падении давления в гидросистеме рабочая полость цилиндра 1 герметично запирается гидрозамком 2, исключающим случайный разжим детали в процессе обработки. При переключении распределителя 3 гидрозамок открывается давлением масла в линии Р" и поток рабочей жидкости из цилиндра сливается в бак через линии В и А гидрозамка и распределитель. В гидросистеме, показанной на рис. 10, в, обеспечивается синхронное движение двух одинаковых цилиндров 2 и б путем их последовательного включения.
Из-за невозможности сделать цилиндры абсолютно идентичными, а также из-за наличия утечек возможно некоторое нарушение синхронности, которое будет постоянно накапливаться. Для исключения этого явления служит гидрозамок /, который периодически соединяет линию 5 с напорной или сливной линией. Управление гидрозамком реализуется пилотом 7 таким образом, что, если первым срабатывает выключатель 3 контроля хода цилиндра 2, включается электромагнит Э/ (масло из напорной линии через гидрозамок поступает в линию 5), а если первым срабатывает выключатель 4 - электромагнит Э2 (гидрозамок, открываясь, соединяет линию 5 со сливом). Таким образом, ошибка устраняется в конце каждого хода и не накапливается. При опускании вертикально расположенных грузов (рис. 10, г) возможна ситуация, когда давление в штоковой полости гидроцилиндра превышает давление в напорной линии гидросистемы (ршт > рн).
Если в этом случае применить гидрозамок исполнения 4, возникают опасные автоколебания, поскольку сразу после открывания обратного клапана на гидравлически управляемый плунжер сверху действует большее давление, чем снизу. В результате клапан запирается, давление сверху падает, после чего клапан открывается вновь. Для исключения дефекта в таких случаях необходимо применять исполнение 2 с дренажной линией.
I
Рис. 10. Типовые схемы применения односторонних гидрозамков
Двусторонние Гидрозамки
Двусторонние гидрозамки представлены на рис. 11 (рис. 11);
Рис. 11. Гидравлический замок двусторонний: /-поршень; 2-корпус; 3 - гайка; 4-седло; 5-клапан; 6-пружина; 7-кольцо уплотнительное; 8-штуцер
с дистанционным управлением типа ГР-9, которые имеют два поршня и дополнительный подвод магистрали управления между ними.
Гидравлический замок подключается к гидроцилиндру по обычной схеме без вспомогательных элементов, если усилие на штоке гидроцилиндра создается лишь при его перемещении.
В случае постоянно действующего внешнего усилия на шток гидроцилиндра (например, в гидроприводе грузоподъемных механизмов) для устойчивой работы гидрозамка (рис. 12) при условии опускания груза и неразрывности потока жидкости необходимо, чтобы давление, развиваемое насосом, удовлетворяло неравенству
где R3-коэффициент запаса по давлению, величина которого определяется режимами работы гидросистемы: Л-1,1; С-1,25; Т-1,4; вт-1,5;
fпор
а = - коэффициент;
f шт
fпор-рабочая площадь поршня в поршневой полости гидроцилиндра, см2;
fшт-рабочая площадь поршня в штоковой полости гидроцилиндра, см2;
- характеристика гидрозамка;
fпор. з - площадь поршня гидрозамка, см2;
fкл - площадь клапана, см2;
перепад давления на обратном клапане гидрозамка, кГ/см2; Q3-расход рабочей жидкости, проходящей через гидрозамок, л/мин;
м = 0,6-коэффициент расхода;
fкл. з - площадь проходного сечения обратного клапана
замка при полном его открытии, см2;
г-объемный вес рабочей жидкости, Г/см3;
g-ускорение силы тяжести, см/сек2;
дополнительное давление, создаваемое внешней нагрузкой, кГ/см2;
F-усилие на штоке гидроцилиндра (вес груза), кГ.
Если расчет на устойчивость не дает положительных результатов, рекомендуются следующие варианты стабилизации режимов работы гидрозамка:
а) установка дросселя постоянного сечения между полостями гидроцилиндра и гидрозамка (рис. 13) - для легкого и среднего режимов работы и если нет необходимости в регулировании скорости перемещения штока;
б) применение напорного золотника с обратным клапаном и редуцирующим предохранительным клапаном (см. рис. 14) - для всех режимов работы и при необходимости регулирования скорости перемещения штока;
в) использование в качестве гидрозамка напорных золотников с дистанционным управлением - для легкого и среднего режимов работы, если не требуется жесткой фиксации механизма и необходима лишь блокировка полостей гидроцилиндра при аварии в гидросистеме.
Рис. 13. Схема к расчету устойчивости работы гидравлического замка: 1 - предохранительный клапан; 2 - насос; 3 - дроссель; 4 - гидроцилиндр; 5 - гидрозамок; 6 - поршень; 7 - поршневая полость; 8 - обратный клапан; 9 - пружина;
Рис. 14. Пример гидросхемы грузоподъемного механизма со стабилизирующим работу гидрозамка дросселем: 1 - насос; 2 - предохранительный клапан; 3 - реверсивный золотник; 4 - манометр; 5 - дроссель не регулируемый с обратным клапаном; 6 - гидроцилиндр; 7 - гидрозамок;
Для грузоподъемных механизмов, у которых усилие на штоках гидроцилиндров всегда направлено в одну сторону, рекомендуется подключение гидрозамка к цилиндру только одной полостью (см. рис.26); свободная полость при этом заглушается.
В случае использования в схеме гидрозамков с дистанционным управлением давление в магистрали управления следует предусматривать постоянным, обеспечивающим стабильную работу замка и не зависящим от нагрузок в гидросистеме. Для этого необходимо иметь автономную систему управ ления или предусматривать в основной нагнетательной магистрали установку напорного золотника.
Гидрозамки следует располагать по возможности ближе к гидроцилиндрам. Соединение полостей цилиндров и гидрозамков необходимо выполнять с помощью жестких трубопроводов. В случае необходимости допускается установка дросселей постоянного сечения или дроссельных муфт в магистралях, соединяющих полости гидроцилиндров с гидрозамками.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Организация проверки работы клапанов, порядок и последовательность операций. Регулировка моментов открытия и закрытия клапанов. Проверка точности взаимного положения элементов привода и распределительных валов. Устройство стенда для проверки насосов.
реферат [47,8 K], добавлен 27.02.2009Назначение предохранительных клапанов в системе газовых коммуникаций. Их разделение по виду агрессивности газов. Характеристика аппаратов по принципу открытия канала для сброса излишнего давления. Номенклатура используемых автоматических устройств.
презентация [596,4 K], добавлен 29.10.2014Классификация исполнительных механизмов. Устройство и принцип работы пневматических, гидравлических, многопоршневых, шестеренчатых исполнительных механизмов. Электрические исполнительные механизмы с постоянной и регулируемой скоростью, их особенности.
реферат [1002,5 K], добавлен 05.12.2012Общие сведения о воздуховодах, дефлекторах вентиляционных систем. Назначение, основные технические характеристики разновидностей клапанов, глушителей шума, воздушных заслонок, воздушно-тепловых завес, циклонов. Их назначение и условия эксплуатации.
книга [2,2 M], добавлен 08.12.2010Определение основных геометрических параметров исполнительных механизмов гидропривода. Диаграмма скоростей движения штоков гидроцилиндров и вращения вала гидромотора. Гидравлические расчеты и подбор оборудования, особенности теплового расчета системы.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.10.2011Описание структурной схемы системы автоматического управления электропривода постоянного тока и ее проектирование с использованием обратных связей и наблюдателя Люенбергера. Расчет передаточной функции и параллельного корректирующего устройства.
курсовая работа [178,5 K], добавлен 17.05.2010Методика построения циклограмм функционирования роботизированного технологического комплекса. Операции технологического процесса обработки цапфы на станках. Точение ступеней на токарном станке с ЧПУ TRENS. Электрический контроль клапанов соленоидов.
реферат [100,4 K], добавлен 07.06.2011Классификация исполнительных механизмов автоматических систем по виду энергии, создающей усилие (момент) перемещения регулирующего органа. Основные конструкции электрических, гидравлических и пневматических исполнительных механизмов, методы управления.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 20.11.2010Виды движений, их основные характеристики и передаточные механизмы. Вращательное движение в машинах. Разновидности передач, особенности устройства, специфика работы и сфера применения в технике. Достоинства и недостатки механизмов, их назначение.
реферат [5,7 M], добавлен 10.11.2010Характеристика марки стали 40Х, её химический состав и механические свойства. Выбор вида и способа термической обработки и назначение режимов. Выбор последовательности всех операций обработки. Выбор оборудования для поверхностной закалки детали.
контрольная работа [238,7 K], добавлен 21.05.2012
