Дроссели и регуляторы расхода

Линейными называются дроссели, в которых потери давления пропорциональны расходу жидкости и определяются потерями давления по длине. Изменяя длину канала, по которому движется жидкость, можно изменять потери давления и расход через дроссель. Примером линейного дросселя служит гидроаппарат с дроссельным каналом (рис.1).

Рис.1. Линейный дроссель:
1 - корпус; 2 - винт

 

В этом дросселе жидкость движется по винтовой прямоугольной канавке, длину которой можно изменять поворотом винта. Площадь живого сечения и длину канала устанавливают из условия получения в дросселе требуемого перепада давлений и исключения засоряемости канала механическими примесями, содержащимися в рабочей жидкости. В таких дросселях рост перепада давления происходит за счёт увеличения длины канала. При этом сечение канала выполняется постоянным и достаточно большим, чтобы исключить его засорение. Ввиду того, что гидравлическое сопротивление определяется вязкостью жидкости, такие дроссели применяются только при постоянной температуре рабочей жидкости в процессе работы гидрпопривода.

Нелинейные дроссели характеризуются тем, что режим движения жидкости через них турбулентный, а перепад давлений практически пропорционален квадрату расхода жидкости, поэтому такие дроссели часто называют квадратичными. В них потери давления определяются деформацией потока жидкости и вихреобразованиями, вызванными местными сопротивлениями. Изменение перепада давления, а, следовательно, и изменение расхода жидкости через такие дроссели достигается изменением или площади проходного сечения, или числа местных сопротивлений.

В регулируемых (рис. 2, а, б, в, г; рис. 3) и нерегулируемых (рис. 2, д, е) нелинейных дросселях длина пути движения жидкости сведена к минимуму, благодаря чему потери давления и расход практически не зависят от вязкости жидкости и изменяются только при изменении площади рабочего проходного сечения.

Рис. 2. Принципиальные схемы

нелинейных

дросселей:

а - игольчатого;

б - комбинированного; в - пробкового щелевого; г - пробкового эксцентричного; д - пакетного; е - пластинчатого; ж - условное обозначение регулируемого дросселя; 1 - корпус; 2 - игла;

3 - диафрагма; 4 - пробка; 5 - пластина; 6 – втулка

 

Максимальную площадь устанавливают из условия пропуска заданного расхода жидкости через полностью открытый дроссель, минимальную - из условия исключения засоряемости рабочего окна.

 

Рис. 3. Схемы дросселей

регулируемых: а – игольчатого;

б – пробкового щелевого

 

 

а) б)

В пластинчатых дросселях (рис. 2, е) сопротивление зависит от диаметра отверстия, которое можно уменьшить лишь до определённого предела (d_min >0,5 мм), ограничиваемого засоряемостью во время работы такого дросселя.

Для получения большого сопротивления применяют пакетные дроссели с рядом последовательно соединённых пластин (рис. 2, д). В таких дросселях расстояние между пластинами l должно быть не менее (3…5) d, а толщина пластин δ не более (0,4…0,5) d. Суммарное сопротивление пакетного дросселя регулируется подбором пластин, а перепад давления определяется по формуле:

(1)

где γ – удельный вес жидкости; ζ – коэффициент местного сопротивления отверстия; n – число пластин; ν – средняя скорость потока жидкости в проходном отверстии пластины.

К нелинейным относятся также комбинированные дроссели, в которых потери давления по длине и местные потери соизмеримы между собой по величине и в равной мере оказывают влияние на расход жидкости через дроссель (рис. 2, б). Для определения расхода жидкости через такой дроссель используется формула:

(2)

где ω – площадь проходного сечения дросселя; ΔР – перепад давлений у дросселя; μ – коэффициент расхода, зависящий от конструкции дросселя, числа Рейнольдса, формы и размеров отверстия; ρ - плотность рабочей жидкости.

Важной характеристикой дросселей является их равномерная и устойчивая работа при малых расходах, которая возможна при уменьшении площади ω до определенного предела, ниже которого расход становится нестабильным. Это объясняется облитерацией [1] – заращиванием проходного отверстия. Чтобы добиться малого расхода в ответственных гидросистемах, применяют специальные конструкции дросселей, в которых рабочему органу (игле, пробке, диафрагме и т.д.) сообщаются непрерывные вращательные и осциллирующие движения[2].

На рис. 4 приведена схема регулируемого дросселя с обратным клапаном типа МК фирмы «Rexroth».

 

Рис. 4. Схема регулируемого

дросселя с обратным клапаном типа МК фирмы «Rexroth»:

1 – корпус; 2 – затвор конусный;

3 – пружина; 4 – втулка опорная; 5 – кольцо стопорное; 6 – втулка регулирующая; 7 – кольцо стопорное; 8 - уплотнение

 

В корпусе 1 выполнена цилиндрическая расточка и соосные с ней каналы для входа (А) и выхода (В) рабочей жидкости. В расточке корпуса 1 размещен конусный затвор 2, имеющий пазы для прохода жидкости и поджатый пружиной 3 к острокромочному седлу, выполненному в корпусе 1. Пружина 3 опирается с одной стороны на втулку 4, перемещение которой ограничено стопорным кольцом 5, а с другой стороны - на внутреннюю поверхность конусного затвора 2. На внешней поверхности корпуса нарезана резьба, по которой двигается регулирующая втулка 6, в ней выполнена расточка специальной формы, образующая с корпусом 1 и выполненными в нем боковыми сверлениями кольцевую дросселирующую щель. Перемещение регулирующей втулки 6 ограничено с одной стороны длиной нарезанного участка резьбы, а с другой - стопорным кольцом 7. Герметичность соединения подвижной регулирующей втулки 6 с корпусом 1 обеспечивается уплотнениями 8.

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал А, конусный затвор 2 прижимается к седлу, выполненному в корпусе 1 усилием пружины 3 и дополнительным усилием от действия давления рабочей жидкости на внутреннюю поверхность конусного затвора 2. При этом, рабочая жидкость через боковые расточки в корпусе 1 поступает в кольцевую дросселирующую щель, образованную корпусом 1 и регулирующей втулкой 6. За счет создаваемого при этом перепада давления регулируется расход потока рабочей жидкости при ее движении в направлении А-В. Вращением регулирующей втулки 6 обеспечивается ее продольное перемещение по резьбе, нарезанной на внешней поверхности корпуса 1, за счет которого изменяется площадь проходного сечения дросселирующей щели, а тем самым и величина расхода рабочей жидкости в направлении А-В. Рабочая жидкость, подаваемая под давлением в канал В, преодолевая усилие пружины 3, отжимает конусный затвор 2 обратного клапана от седла, выполненного в корпусе 1, и проходит в канал А. При этом часть рабочей жидкости проходит через дросселирующую щель, очищая ее от возможных загрязнений.

Недостатком дросселей является неравномерность расхода, вызванная изменением перепада давлений у них, что, в свою очередь, зависит от величины нагрузки на исполнительном органе гидропривода. Это видно из формулы (2). Если рукояткой дросселя установлен определенный расход, т.е. конкретный размер щели дросселя, то все множители в формуле (2), кроме ΔР, можно считать постоянными. Тогда расход будет зависить только от Q=f(ΔР).

Для частичного или полного устранения неравномерности расхода применяют регуляторы расхода, в которых перепад давлений в дросселе ΔP во время его работы поддерживается примерно постоянным.

Конструктивно этот аппарат состоит из последовательно включенных дросселя 1 (рис. 5) и подпружиненного редукционного клапана 2. Расход жидкости через регулятор устанавливается дросселем 1, а постоянство перепада давления на дросселе - редукционным клапаном 2.

Рис. 5. Схема регулятора расхода: а, б – схема и принцип действия; в - условное обозначение; 1 – дроссель; 2 – редукционный клапан; 3 - пружина

 

 

Увеличение давления Р₁ на входе перед дросселем вызывает смещение вверх редукционного клапана. Проходное сечение между клапаном и корпусом уменьшается, что приводит к повышению давления Р₂, вследствие чего перепад давлений на дросселе остаётся постоянным. Благодаря постоянству перепада давлений на дросселе расход жидкости через регулятор и скорость движения выходного звена гидродвигателя не изменяются при изменении нагрузки на исполнительный орган.

Макет регулятора расхода марки Г55-21, работающего по описанной выше схеме, имеется в лаборатории кафедры гидравлики.

При работе гидропривода вследствие изменения коэффициента расхода μ, вызванного колебаниями температуры рабочей жидкости, расход через регулятор все же изменяется. Для серийных конструкций регуляторов это изменение составляет 10÷12%.

 

Задание №1. Определить площадь проходного сечения подводящего канала дросселя и его диаметр. Исходные данные взять из табл.1.

Таблица 1

Исходные данные для определения параметров дросселя

Перепад давления на дросселе ∆Р, МПа	Максимальный расход дросселя Q, л/мин	Скорость течения жидкости ν, м/с	Коэффициент расхода, μ	Плотность рабочей жидкости ρ, кг/м^3
		3,5 4,5 5,5	0,6 0,7 0,62 0,64 0,75 0,8

 

Пример решения задачи (к заданию №1).

Определить площадь проходного сечения подводящего канала дросселя и его диаметр при следующих исходных данных ∆Р=20МПа, Q=20 л/мин, скорость потока в подводящем канале ν=4м/с, μ=0,61, ρ=900 кг/м³.

Воспользуемся формулой (2).

см²

Диаметр подводящего канала найдем из формулы: Q=ω_др·ν.

. Принимаем d=10 мм.

Клапаны давления

Клапаны давления предназначены для управления давлением рабочей жидкости. К ним относятся напорные клапаны (клапаны давления), предохранительные, редукционные, разности давлений и соотношения давлений[3]. Все клапаны давления делятся на две группы:

-клапаны прямого действия,

-клапаны непрямого действия.

2.1. Напорные гидроклапаны предназначены для ограничения давления в подводимых к ним потоках рабочей жидкости. На рис. 6 приведены принципиальные схемы напорных клапанов прямого действия с шариковым, конусным, плунжерным и тарельчатым запорно-регулирующими элементами.

Клапан состоит (рис. 6) из запорно-регулирующего элемента 1 (шарика, конуса и т.д.), пружины 2, натяжение которой можно изменять регулировочным винтом 3. Отверстие 5 корпуса 4 соединяется с линией высокого давления, а отверстие 6 - со сливной.

Рис. 6. Принципиальные схемы напорных клапанов с запорно-

регулирующими элементами: а - шариковым; б - конусным;

в - золотниковым; г – тарельчатым

 

Часть корпуса, с которой запорно-регулирующий элемент клапана приходит в соприкосновение, называется седлом (посадочным местом). При установке клапана в гидросистему пружина 2 настраивается так, чтобы создаваемое ею давление было больше рабочего, тогда запорно-регулирующий элемент будет прижат к седлу, а линия слива будет отделена от линии высокого давления. При повышении давления в подводимом потоке, сверх регламентированного, запорно-регулирующий элемент клапана перемещается вверх, преодолевая усилие пружины, рабочее проходное сечение клапана открывается, и гидролиния высокого давления соединяется со сливной. Вся рабочая жидкость идёт через клапан на слив. Как только давление в напорной гидролинии упадёт, клапан закроется, и если причина, вызвавшая повышение давления не будет устранена, процесс повторится.

Достоинство клапанов прямого действия – высокое быстродействие, дешевизна, простота в эксплуатации. Недостаток – увеличение размеров при повышении расхода и рабочего давления, а также нестабильность поддерживаемого давления. При конструировании напорных клапанов их габариты и массу можно уменьшить, если применить дифференциальные клапаны или клапаны непрямого действия.

Дифференциальный клапан

Рис. 7. Принципиальная схема дифференциального клапана

Дифференциальный клапан (рис. 7) состоит из плунжера 1, который имеет два пояска диаметрами D и d, на которые воздействует жидкость.

 

Благодаря наличию поясков с разными диаметрами уменьшается активная пло-щадь запорно-регулирующего элемента клапана, на которую воздействует жидкость, и он оказывается частично разгруженным. Это позволяет уменьшить размеры пружины и всего клапана в целом.

Недостатком дифференциальных клапанов является скачкообразное изменение давления и расхода через клапан в момент его открытия. Поэтому величину хода х запорно-регулирующего элемента клапана ограничивают величиной:

(3)

Еще большего уменьшения размеров пружины и всего клапана в целом при одновременном повышении его герметичности можно достигнуть в клапанах непрямого действия.

2.3. Напорный клапан непрямого действия (предохранительный клапан с переливным золотником) состоит (рис. 8) из основного запорно-регулирующего элемента - золотника 1 ступенчатой формы; нерегулируемой пружины 2 и вспомогательного запорно - регулирующего элемента 3 в виде шарикового клапана прямого действия. Усилие пружины 4 шарикового клапана регулируется винтом 5. Каналами в корпусе клапана полости 7 и 8 соединены с гидролинией 10 высокого давления. Полость 6 соединена с полостью 8 дроссельным каналом 9 в золотнике. Пружина шарикового клапана 3 настраивается на давление P_К (на 10÷20% больше максимального рабочего в гидросистеме).

 

Рис. 8. Напорный клапан непрямого действия: а - принципиальная схема;

б - условное обозначение

Если при работе гидропривода машины давление в гидросистеме P_Н < P_К, шариковый клапан закрыт, в полостях 6, 7, 8 устанавливается одинаковое давление P_Н, золотник 1 под воздействием пружины 2 занимает крайнее нижнее положение, а гидролиния высокого давления 10 отделена от гидролинии слива 11 (положение клапана соответствует изображенному на рис. 9). Изменение давления в гидросистеме вызывает изменения давления в полостях 6, 7, 8 клапана. В тот момент, когда давление P_Н превысит P_К, шариковый клапан 3 откроется и через него жидкость в небольшом количестве начнет поступать на слив. В дроссельном канале золотника создается течение жидкости с потерей давления на преодоление гидравлических сопротивлений. Вследствие этого давление жидкости в полости 6 станет меньше давления в полостях 7 и 8. Под действием образовавшегося перепада давлений золотник 1 переместится вверх, сжимая пружину и соединяя линию 10 с линией 11. Рабочая жидкость будет поступать на слив, и перегрузки гидросистемы по давлению не произойдет. Однако, как только линия высокого давления соединится со сливом, давление жидкости в гидросистеме уменьшится до P_Н < P_К, шариковый клапан закроется и течение жидкости по дроссельному каналу прекратится. Давление в полостях 6, 7 и 8 выровняется, и под воздействием пружины 2 золотник возвратится в исходное положение, снова отделив линию высокого давления от слива. Если причина, вызвавшая повышение давления в гидросистеме, не будет устранена, процесс повторится и золотник в конечном итоге установится на определенной высоте, при которой давление в гидросистеме будет поддерживаться постоянным.

Когда клапан находится в работе, золотник совершает колебательные движения с небольшой амплитудой. Уменьшению колебаний золотника способствует полость 7, оказывающая на него демпфирующее влияние. Но амплитуда этих колебаний очень мала. Поэтому давление в гидросистеме, поддерживаемое таким клапаном, остается практически постоянным.

Для разгрузки системы или какого-либо ее участка от давления клапаны непрямого действия могут управляться дистанционно. Для этого полость 6 посредством канала 12 и крана 13 необходимо соединить со сливом. В результате давление в полости 6 резко упадет, золотник 1 поднимется вверх, а линия высокого давления 10 соединится со сливом 11.

На рис. 9 изображен широко применяемый напорный клапан непрямого действия с обратным клапаном типа DZ фирмы «Rexroth».

 

Рис. 9. Схема и условное обозначение напорного клапана

непрямого действия с обратным клапаном типа DZ фирмы «Rexroth»:

1 – корпус; 2 – втулка; 3 – затвор конусный основного клапана; 4 – пружина основного клапана; 5 – золотник вспомогательного клапана; 6 – корпус вспомогательного клапана; 7 – пробка с внутренним шестигранником;

8 – механизм настройки давления срабатывания; 9 – пружина вспомогательного клапана; 10 – втулка распределительная; 11 – колпачок защитный;

12 – дроссель; 13 – дроссель; 14 – клапан обратный; 15 – пробка-заглушка;

16 – пробка-заглушка

 

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал А в состоянии покоя, когда давление в канале А недостаточно для преодоления усилия пружины 9, золотник 5 вспомогательного клапана занимает такую позицию, в которой канал А отсечен от канала В. При повышении давления в канале А, когда усилие от давления рабочей жидкости, действующего на левый торец золотника 5 превысит усилие пружины 9, золотник 5 перемещается вправо и рабочая жидкость из канала А через отверстие в конусном затворе 3 основного клапана, дросселя 12 и 13, поступает в канал В, отслеживая установленное пружиной 9 давление. При этом, вследствие дросселирования потока рабочей жидкости, на дросселях 12 и 13 создается перепад давлений, в результате которого конусный затвор 3 поднимается, открывая проход рабочей жидкости из канала А в канал В через основной клапан. Рабочая жидкость, подаваемая под давлением в канал В, проходит в канал А через обратный клапан 14.

По сравнению с клапанами прямого действия клапаны непрямого действия обладают рядом преимуществ:

· плавность и бесшумность работы;

· повышенная чувствительность;

· давление на входе в клапан поддерживается постоянным и не зависит от расхода рабочей жидкости через клапан.

Редукционный клапан

Редукционным называют гидроклапан давления, предназначенный для поддержания в отводимом от него потоке рабочей жидкости более низкого давления, чем давление в подводимом потоке. В гидроприводах находят применение в основном два типа редукционных клапанов.

Первый тип клапанов обеспечивает установленное соотношение между давлениями на входе и выходе из клапана.

Рис. 10. Редукционный клапан: а - принципиальная схема; б – условное обозначение

Редукционный клапан (рис. 10) состоит из запорно-регулирующего элемента – плунжера 1, прижатого к седлу пружиной 2, сила натяжения которой регулируется винтом 3. Отверстие 4 соединяется с гидролинией высокого давления, а отверстие 5 с гидролинией низкого давления. В исходном положении клапан прижат к седлу, а вход отделен от выхода. При повышении давления Р₁ плунжер движется влево, гидролиния высокого давления соединяется с гидролинией низкого давления. Чем больше давление Р₁, тем больше открывается проходное сечение клапана, и тем больше становится давление Р₂. Таким образом, давление P₂ зависит от давления на входе клапана, от начальной силы натяжения пружины P_пр. и жесткости пружины c:

(4)

Недостатком этого типа клапанов является зависимость давления на входе от изменения давления на выходе клапана и наоборот.

Второй тип редукционного клапана поддерживает постоянное редуцированное давление на выходе независимо от колебания давления в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Такие редукционные клапаны могут быть прямого и непрямого действия.

Рис. 11. Редукционный клапан непрямого действия: а - принципиальная схема; б – условное обозначение

Рассмотрим работу редукционного клапана непрямого действия (рис. 11). Клапан состоит из основного запорно-регулирующего элемента - золотника 1 ступенчатой формы, нагруженного нерегулируемой пружиной 2 с малой жёсткостью, и вспомогательного запорно - регулирующего элемента 5 в виде шарикового клапана. Силу натяжения пружины 4 шарикового клапана можно изменять винтом 3. В корпусе клапана имеются каналы, соединяющие полости 7 и 8 с выходом, а в золотнике 1 - дроссельный канал 9, соединяющий полость 6 с полостью 8, а через последнюю и с выходом клапана.

Если пружина 4 настроена на давление, большее, чем давление P₁ на входе клапана, то золотник 1 находится в положении, показанном на рис. 12. В этом случае в полостях 6, 7 и 8 будет одинаковое давление, равное P₁, полость 10 соединена с полостью 11, а жидкость свободно протекает через клапан. Редуцирования давления при этом не происходит. При настройке пружины 4 на давление P₂ < P₁, шариковый клапан откроется, и жидкость в небольшом количестве из полости 6 будет поступать на слив. В дроссельном канале 9 золотника создаётся течение жидкости с потерей в нём давления на преодоление гидравлических сопротивлений. В результате давление в полости 6 упадёт и золотник поднимется вверх, уменьшив площадь живого сечения между полостями 10 и 11. Это в свою очередь вызовет понижение давления в полостях 11, 8 и 7, опускание золотника и уменьшение площади живого сечения между полостями 10 и 11. Процес повторится снова, и золотник, совершая колебательные движения, установится на определенной высоте. Всякое изменение давления на входе или выходе клапана вызовет ответное перемещение золотника. В конечном итоге за счет изменения дросселирования давление на выходе клапана поддерживается постоянным. В этом клапане полость 7 и узкий канал, соединяющий полость с выходом клапана, оказывают демпфирующее влияние на золотник, уменьшая его колебания.

Следует отметить, что все детали этого клапана, кроме корпуса и золотника 1, унифицированы с напорным клапаном непрямого действия (рис. 9).

На рис. 12 показана схема и условное обозначение широко используемого в гидросистемах редукционного клапана непрямого действия с обратным клапаном типа DR фирмы «Rexroth».

 

 

Рис. 12. Клапан редукционный

непрямого действия с обратным клапаном типа DR фирмы «Rexroth»: 1 – корпус; 2 – втулка; 3 – затвор плунжерный; 4 – втулка опорная; 5 – пружина; 6 – дроссель; 7 – втулка дроссельная; 8 – фильтроэлемент сетчатый; 9 – втулка-седло; 10 – затвор конусный вспомогательного клапана; 11 – дроссель; 12 – пружина; 13 – корпус вспомогательного клапана; 14 – пробка с внутренним шестигранником; 15 – механизм настройки давления срабатывания; 16 – колпачок защитный; 17, 18 – пробки-заглушки

 

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал В, в состоянии покоя, т.е., когда давления в канале А недостаточно для преодоления усилия пружины 12, конусный затвор 10 клапана предварительного управления, поджат пружиной 12 к своему седлу. Плунжерный затвор 3 основного клапана под действием усилия пружины 5 и уравновешенного усилия давления рабочей жидкости в надклапанной (верхней) полости плунжерного затвора 3, а также давления в канале А, действующего непосредственно на рабочую поверхность затвора 3, также поджат к своему седлу. При этом канал В соединен с каналом А, через радиальные отверстия-окна во втулке 2 и подвижном плунжерном затворе 3.

При повышении давления в канале А, когда усилие от давления рабочей жидкости, действующего на рабочую поверхность конусного затвора 10 клапана предварительного управления, превысит усилие пружины 12, рабочая жидкость, отжимая затвор 10 от седла, проходит в канал отвода потока управления Y. При этом, вследствие дросселирования потока рабочей жидкости, на дросселях 6, 9 и дроссельной втулке 7, создается перепад давлений, в результате которого плунжерный затвор 3 поднимается, перекрывая проход рабочей жидкости из канала В в канал А.

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал А основной поток проходит в канал В через обратный клапан 17.

Обратные гидроклапаны

Обратным гидроклапаном называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания рабочей жидкости только в одном направлении. Он может иметь различные запорно-регулирующие элементы: шариковый, конусный, тарельчатый или плунжерный.

В соответствии со своим назначением обратный клапан должен быть герметичным в закрытом положении, т.е. в исходном положении запорно-регулирующего элемента. Для достижения абсолютной герметичности в закрытом положении применяют обратные клапаны с двумя или тремя последовательно соединёнными запорно-регулирующими элементами. Пружина обратных клапанов нерегулируемая, её сила натяжения должна обеспечивать лишь преодоление сил трения и инерцию, а также быстрое возвращение в исходное положение запорно-регулирующего элемента.

На рис. 13 показана схема и условное обозначение клапана обратного типа S фирмы «Rexroth».

Рис. 13. Клапан обратный типа S

фирмы «Rexroth»: 1 – корпус; 2 – затвор конусный; 3 – пружина; 4 – втулка опорная; 5 – кольцо стопорное

 

В корпусе 1 выполнена цилиндрическая расточка и соосные с ней каналы А и В для входа и выхода рабочей жидкости. В расточке корпуса 1 размещен конусный затвор 2, поджатый пружиной 3 к острокромочному седлу. Пружина 3 опирается с одной стороны на втулку 4, перемещение которой ограничено стопорным кольцом 5, а с другой стороны - на внутреннюю поверхность конусного затвора 2.

Клапан обратный типа S фирмы "Rexroth" может устанавливаться в любом положении (горизонтально или вертикально), поскольку пружина 3 постоянно поджимает конусный затвор 2 к острокромочному седлу в корпусе 1. В зависимости от цели применения давление открытия обратного клапана может составлять от 0,05 до 0,3 МПа. Например, при использовании обратного клапана в качестве байпасного[4] клапана в обход фильтра при его загрязнении давление открытия, как правило, составляет 0,03 МПа.

Рабочая жидкость, подаваемая под давлением в канал А, преодолевая усилие пружины 3, отжимает конусный затвор 2 от седла, выполненного в корпусе 1 и проходит в канал В.

При подводе рабочей жидкости под давлением в канал В конусный затвор 2 прижимается к седлу в корпусе 1 усилием пружины 3 и дополнительным усилием от действия давления рабочей жидкости на внутреннюю поверхность конусного затвора 2, перекрывая проход рабочей жидкости в канал А.

Таким образом, обратный клапан свободно пропускает рабочую жидкость в прямом направлении (из канала А в канал В) и герметично перекрывает поток в обратном направлении.

Задание №2

Определить диаметр подводящего канала, высоту подъема клапана, жесткость пружины и ее предварительную деформацию для конического клапана прямого действия. Исходные данные взять из табл. 2. Скорость жидкости в подводящем канале принять в пределах 4÷6 м/с.

Пример решения задачи (к заданию №2)

Определить основные размеры конического клапана давления прямого действия со следующими параметрами: давление открытия клапана Р=16 МПа, перепад давления ∆Р =0,5 МПа, расход Q=2 дм³/с, рабочая жидкость: минеральное масло И-45 (ρ=900 кг/м³).

Таблица 2

Исходные данные для определения параметров конического клапана

прямого действия

№ вариантов	Давление открытия клапана, Р, МПа	Расход Q через клапан, л/с	Увеличение давления при пропускании рабочей жидкости, ∆Р, МПа	Угол конуса клапана, град	Коэффициент расхода
		0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7	0,10 0,15 0,20 0,30 0,40 0,50		0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,61

Решение. Диаметр подводящего канала при скорости жидкости ν=4 м/с:

Принимаем диаметр D=25 мм, угол конусности клапана 45°. Средний диаметр d_ср=D+0,5 мм=25,5 мм. Высота подъёма клапана[5]:

Жесткость пружины:

Сила сжатия пружины при предварительной деформации:

Предварительная деформация: