Контрольні питання
1. Призначення гідравлічних насосів?
2. За якими ознаками класифікують гідравлічні насоси?
3. Основні переваги та недоліки гідравлічних насосів?
4. Будова та принцип дії відцентрового насоса?
5. Будова та принцип дії поршневого насоса?
6. Будова та принцип дії водоструминного насоса?
7. Будова та принцип дії діафрагмового насоса?
8. Будова та принцип дії крильчастого насоса?
9. Будова та принцип дії ротаційного насоса?
10. Будова та принцип дії шестеренчастого насоса?
Практична робота №5 клапани тиску Мета: вивчення принципу дії, конструкцію та застосування гідравлічних та пневматичних клапанів тиску.
Клапан тиску – гідроклапан, призначений для захисту від механічного руйнування обладнання і трубопроводів надлишковим тиском, шляхом автоматичного випуску надлишку рідкого, паро- чи газоподібного середовища з систем і посудин з тиском, що перевищив встановлене значення. Клапан також повинен забезпечувати припинення скидання середовища при відновленні робочого тиску.
Гідроклапан тиску називають гідроапарат, який служить для регулювання, підтримування на заданому рівні або обмежування тиску робочої рідини в гідросистемах. В залежності від виконуваних функцій вони поділяються на запобіжні, напірні, редукційні і гідроклапани різниці та співвідношення тисків, а за конструкцією – клапани прямої і непрямої дії.
Запобіжний клапан захищає гідросистему або окремі її ланки від перевищення тиску робочої рідини над встановленим рівнем.
Напірний (переливний) клапан має призначення підтримувати в гідролінії, до якої він підключений, стабільний, заданий рівень тиску, відводячи (переливаючи) в бак надлишок робочої рідини, що надходить до насоса або іншого джерела живлення.
Редукційний клапан служить для зниження тиску і використовується в тих випадках, коли в гідросистемі, що живиться від одного насоса, потрібно мати два ( чи більше ) рівні робочого тиску. Запобіжні клапани прямої дії за конструкцією перекривного елемента діляться на шарикові, тарілчасті, конусні ти золотникові
Обов’язковою конструктивною деталлю гідроклапану тиску є чутливий перекривний елемент, врівноважуваний силами пружини і тиску рідини. В гідроклапанах прямої дії на цей елемент, врівноважується безпосередньо зусиллям регульованої пружини. Такий варіант виконання гідроклапана відзначається конструктивною простотою, але потребує жорсткої потужної пружини, що при значному номінальному тискові обумовлює ріст габаритів клапана і втрати ним чутливості до зміни тиску. Тому в гідросистемах з високим тиском використовується гідроклапани непрямої дії, що являють собою сукупність двох клапанів – основного з нерегульованою пружиною малої жорсткості і малогабаритного допоміжного клапана з регульованою пружиною.
Клапан тиску прямої дії (рис. 5.1) використовується в гідросистемах в ролі напірних та запобіжних, а також як клапани різниці тисків, послідовного включення і блокування тиску. Він складається із корпусу 1, в розточці якого розміщений золотник 2. На золотник в осьовому напрямку діє пружина 3, зусилля якої регулюється гвинтом 5, вгвинченим в кришку 4.
Рис. 5.1. Клапан тиску прямої дії
В корпусі виконані канали підводу Р та відводу А робочої рідини і канали керування а, б, в і г з різьбами під заглушки, перестановкою яких можна змінювати схему підключення та функції гідроклапана.
При підключені клапана за основною схемою (в ролі напірного) робоча рідина з каналу підводу Р через канали в, ж і демпферний отвір д підводиться під нижній торець золотника 2. Сила тиску рідини на торець золотника 2 врівноважується зусиллям пружини 3. Якщо сила тиску перевищує зусилля пружини, золотник піднімається вгору і з’єднує канал підводу Р з відводом А. Оскільки камера е під кришкою 4 через канал б з’єднана з відводом, різниця тисків в каналах Р і А визначається тільки зусиллям пружини. Канал А в цій схемі з’єднаний із зливною лінією.
Клапани тиску непрямої діїмають два варіанти виконання: з різьбовим приєднанням трубопроводів та з приєднаним монтажем. Проте їхні конструкції ідентичні і відрізняються тільки корпусами.
Конструктивна схема клапана з різьбовим приєднанням показана на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Клапан тиску непрямої дії
В корпусі 7 клапана розміщено основний (переливний) золотник 8 з нерегульованою пружиною 10 малої жорсткості, а на площині корпусу встановлено допоміжний клапан 4 із запірним елементом 2 навантаженим зусиллям пружини 3, яка регулюється гвинтом 5. В корпусі виконані камера підводу Р з відповідним вихідним каналом та канал відводу Т робочої рідини, а також з’єднувальні канали 1, 9, 11 та 12.
Гідроклапан монтується у відгалуженні напірної лінії відразу після нососа. Потрібний в гідросистемі тиск встановлюється регулюванням пружини 3 допоміжного клапана. Робоча рідина з помірної лінії підводиться до камери Р і через з’єднувальні канали в торцеві камери золотника 8 та під запірний елемент 2 допоміжного клапана. Якщо тиск рідини не перевищує заданий, допоміжний клапан і золотник 8 закриті для проходу рідини.
Золотник, який має, ступінчасту форму, знаходиться в стані гідравлічної рівноваги, тобто сили тиску, що діють на його торцеві поверхні, взаємно урівноважені (рівні тиски діють на рівні площі торцевих поверхонь, створюючи однакові, але протилежно направлені сили). Пружина 10 притискує урівноважений золотник до сідла 6, перекриваючи прохід рідини з камери Р до каналу Т і на злив.
Якщо тиск рідини в напірній лінії і в комунікаційних каналах гідроклапана досягає за допомогою рівня і трохи перевищують його, спрацьовує допоміжний клапан. Його запірний елемент відводиться силою тиску від сідла, відриваючи прохід для рідини із порожнини А до вихідного каналу Т і на злив. Величина переміщення, а отже і площа проходу встановлюється автоматично у слідкуючому режимі у відповідності до кількості зайвої робочої рідини, яку необхідно відводити в бак. Якщо споживання робочої рідини в гідросистемі збільшується, а зайвої рідини стає менше, тиск рідини на вході гідроклапана і в усіх його порожнинах дещо знижується, допоміжний гідроклапан закривається, відновлюється гідравлічна рівновага ступінчастого золотника і він під дією пружини 10 починає переміщуватись вгору, відповідно зменшуючи прохід для зайвої рідини.
Зміна витрати рідини через переливний клапан, як і для гідроклапана прямої дії, супроводжується відповідно зміною площі проходу рідини за рахунок зміщення ступінчастого золотника. Але в даному випадку таке змінення супроводжується дуже незначною зміною зусилля пружини 10 завдяки її малій жорсткості, що практично не відчувається на фоні значних сил, що діють на золотник з боку рідини. Тому підтримуваний гідроклапан тиску – стабільний і практично не залежить від витрати рідини.
Редукційний клапан. Клапан, який запобігає підвищенню тиску понад допустиме значення, показаний на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Газовий редукційний клапан (газовий редуктор)
Рівень тиску на виході 9 редукційного клапана встановлюється регулюванням сили стискання пружини 5 за допомогою гвинта 6. Пружина прогинає мембрану 4 і через шток 3 відводить до сідла замірно-регулюючий елемент 1, відкриваючи прохід для потоку повітря, що підводиться із пневмомагестралі на вхід 2 редукційного клапана. Вихідний канал клапана через отвір 8 з’єднано з камерою 7 зворотнього зв’язку. З ростом тиску на виході збільшується тиск у цій камері. Діючи на поверхню мембрани, він створює силу, направлену проти зусилля 5. При цьому прогин мембрани зменшується і замірно - регулюючий елемент 1, наближаючись до сідла під дією пружини 10, обмежує прохід для повітряного потоку. Якщо ж витрата повітря відсутня, елемент 1 повністю перекриває прохід. Стабільність тиску на виході пневмоклапана забезпечується тим, що вхідний отвір 6 камери зворотного зв’язку розташований у звужені вихідного каналу, в якому із зростом витрати повітря мають місце значний ріст швидкості потоку і місцевого падіння тиску. Зменшення тиску у камері 7 викликає додаткове відкриття проходу і більш інтенсивну подачу повітря.