Схема с применением распределительных клапанов
Автор Admin - 12 February, 2009
Категория: Примеры схем с 2-линейными клапанами
Управление четырех 2-линейных встроенных клапанов, имеющих индивидуальное управление от пилотных клапанов
В качестве простого примера может служить схема управления цилиндра при помощи 2-линейных встроенных клапанов. В данном случае 4/3-распределитель
заменяется четырьмя 2-линейными клапанами с индивидуальным управлением.
Если сравнить схему с 4/3-распределительными золотниковыми клапанами со схемой на 2-линейных клапанах, то в первую очередь чисто внешне поражает объем. И без заглядывания в инструкции ясно, что было бы нецелесообразным заменять распределительную схему на золотниковом клапане, во всяком случае для малых серий по давлению.
Но в этом примере речь должна идти не о технических или экономических преимуществах, а о понимании места 2-линейных клапанов в общем контуре и об их функциональном назначении.
Описание схемы
В нормальном положении имеющееся в линии Р давление действует через линии управления (желтый цвет) и пилотные клапаны — с 1.1 до 4.1, представляющие собой 4/2-распределительные клапаны малого давления, — на большую поверхность управления Ах клапанов с 1.0 по 4.0. За счет этого все 2-линейные клапаны будут удерживаться в закрытом положении. Насос Р (красный цвет), емкость Т (синий цвет), а также рабочие линии (зеленый цвет) к цилиндру оказываются запертыми. Это соответствует нормально закрытому положению 4/3-распределительного клапана.
При оценке того, откроется ли 2-линейный клапан при подаче гидравлической жидкости или останется закрытым, необходимо учитывать действующие на соответствующие поверхности давления и вытекающие из этого усилия.
2-линейный встроенный клапан работает только в зависимости от давления. Рассмотрим для наглядности часть схемы предоставленной выше.
Какие силы действуют на клапан 2.0 в направлении отпирания и какие в направлении запирания в соответствии с представленной на схеме ситуацией ?
В направлении отпирания:
Fотп = Pa x Aa + Pв + Aa
В направлении запирания:
Fзап = Pa x Ax + усилие пружины
Пример в числах
Pa = 250 бар
Pв = 80 бар
Клапан типоразмера 25; 4 бара пружина (кольцевая поверхность: 50%) (= 3,45 бар давление отпирания от узла подключения А к узлу В) Px = Pa
Усилие пружины =
требуемое давление отпирания x рабочая площадь
Aa(A1) = 3,30 см2
Ав(A2) = 1,61 см2
Ax(A3) = 4,91 см2
Fотп = Pa x Aa + Pв + Aa
= 250 x 3,3 + 80 x 1,61
= 953,8 даН
Fзап = Pa x Ax + усилие пружины
= 250 x 4,91 + 3,45 x 3,3
= 1238,9 даН
Сравнение показывает, что усилие в направлении запирания выше, т.е. клапан остается закрытым.
Выдвижение штока
Пилотные клапаны (1.1) и (3.1) находятся в их основном положении. Имеющееся в линии Р давление действует через линии управления (желтый цвет) и пилотные клапаны (1.1) и (3.1) на большую поверхность Ах 2-линейных клапанов (1.0) и (3.0). Оба клапана удерживаются в закрытом состоянии, запирая проход от В к А (1.0) и от А к В (3.0).
Клапаны (2.1) и (4.1) сработали, т.е. находятся в положении, указанном перекрещенными стрелками; пружинная полость клапанов (2.0) и (4.0) разгружена. Гидравлическая жидкость подводится к цилиндру. Со штоковой стороны жидкость поступает к клапану (4.0), действует на него через поверхность Ag в направлении, обратном действию пружины, и отпирает таким образом проход в емкость.
Втягивание штока
Для втягивания штока пилотные клапаны (2.1) и (4.1) остаются в своем основном положении. В результате этого давление, имеющееся в линии Р, действует через линии управления (желтый цвет) в пружинной полости (поверхность Аx) клапанов (2.0) и (4.0), удерживая их в закрытом положении.
Клапаны (1.1) и (3.1) срабатывают, благодаря чему пружинные полости 2-линейных клапанов (1.0) и (3.0) оказываются связанными с емкостью. Гидравлическая жидкость, действуя на поверхность Аа клапана (3.0), может поднять конус клапана и пройти на штоковую сторону цилиндра. При этом вытесненная штоком жидкость открывает конус клапана, действуя на поверхность Ав, в направлении, обратном направлению действия пружины, и поступает в емкость.
Оба приведенных далее примера показывают, что кроме описанных ранее случаев благодаря соответствующему действию пилотных клапанов возможны и другие варианты схем.
Как видно по схеме:
оба пилотных клапана (3.1) и (4.1) находятся в основном положении, а пилотные клапаны (1.1) и (2.1) включены. Благодаря давлению в линии Р 2-линейные клапаны (3.0) и (4.0) держатся в закрытом положении. Клапан же (2.0), работающий от действия на поверхность Аа (Ах — без давления), обеспечивает проход от А к В. За счет действия на поверхность Ав открывается клапан (1.0), обеспечивая проход жидкости от В к А и затем в емкость, В данном случае представлен разгруженный контур.
При комбинации по следующей схеме:
выполняется дифференциальная схема.
2-линейные клапаны (1.0) и (4.0) остаются в закрытом состоянии: клапаны (1.1) и (4.1) в основном положении; давление системы действует на Ах.
Но и клапан (3.1) остается в основном положении.
Поскольку большая поверхность управления клапана (2.0) оказывается разгруженной за счет срабатывания клапана (2.1), он может быть задействован через поверхность Ах. Жидкость проходит через клапан (2.0) от узла подключения А к В и далее — к цилиндру.
Отведенная назад из рабочей полости цилиндра жидкость попадает через 2-линейный клапан (3.0) от В к А вновь в линию насоса.
На клапан (3.0) действуют следующие сипы:
— давление в линии насоса x большая поверхность управления;
— усилие пружины.
Эти силы действуют в направлении запирания.
В направлении отпирания:
— давление в линии насоса x поверхность Аа;
— давление со стороны x поверхность Ав.
В направлении запирания:
Fзап = Pa x Ax + усилие пружины
В направлении отпирания:
Fотп = Pa x Aa + Pв + Aa
Таким образом, при кольцевой поверхности конического затвора 50% для отпирания прохода от узла В к узлу А достаточно давления вдвое большего, чем перепад давления от В к А.
Это определяется необходимым давлением отпирания, принимаемым по поверхности Аа, при условии, что кольцевая поверхность составляет от нее 50%.
Клапан (3.1) не включается потому, что при "нормальном" выдвижении в результате пересечения или так называемого подрезания сигналов появляются или провалы, или пики давления.
Дифференциальная схема как таковая ликвидируется при включении пилотного клапана (4.1), разгружающего поверхность Ах клапана (4.0), который открывает проход от узла подключения А через В к емкости. Клапан (3.0) при этом сразу же закрывается как обратный клапан, так как давление P, управляемое по линии В, опускается до давления отпирания клапана (4.0).
В качестве простого примера может служить схема управления цилиндра при помощи 2-линейных встроенных клапанов. В данном случае 4/3-распределитель
Условное изображение 4/3-распределительного клапана
заменяется четырьмя 2-линейными клапанами с индивидуальным управлением.
Схема управления цилиндра при помощи 2-линейных встроенных клапанов, имеющих индивидуальное управление от пилотных клапанов
Если сравнить схему с 4/3-распределительными золотниковыми клапанами со схемой на 2-линейных клапанах, то в первую очередь чисто внешне поражает объем. И без заглядывания в инструкции ясно, что было бы нецелесообразным заменять распределительную схему на золотниковом клапане, во всяком случае для малых серий по давлению.
Но в этом примере речь должна идти не о технических или экономических преимуществах, а о понимании места 2-линейных клапанов в общем контуре и об их функциональном назначении.
Описание схемы
В нормальном положении имеющееся в линии Р давление действует через линии управления (желтый цвет) и пилотные клапаны — с 1.1 до 4.1, представляющие собой 4/2-распределительные клапаны малого давления, — на большую поверхность управления Ах клапанов с 1.0 по 4.0. За счет этого все 2-линейные клапаны будут удерживаться в закрытом положении. Насос Р (красный цвет), емкость Т (синий цвет), а также рабочие линии (зеленый цвет) к цилиндру оказываются запертыми. Это соответствует нормально закрытому положению 4/3-распределительного клапана.
При оценке того, откроется ли 2-линейный клапан при подаче гидравлической жидкости или останется закрытым, необходимо учитывать действующие на соответствующие поверхности давления и вытекающие из этого усилия.
2-линейный встроенный клапан работает только в зависимости от давления. Рассмотрим для наглядности часть схемы предоставленной выше.
Какие силы действуют на клапан 2.0 в направлении отпирания и какие в направлении запирания в соответствии с представленной на схеме ситуацией ?
В направлении отпирания:
Fотп = Pa x Aa + Pв + Aa
В направлении запирания:
Fзап = Pa x Ax + усилие пружины
Пример в числах
Pa = 250 бар
Pв = 80 бар
Клапан типоразмера 25; 4 бара пружина (кольцевая поверхность: 50%) (= 3,45 бар давление отпирания от узла подключения А к узлу В) Px = Pa
Усилие пружины =
требуемое давление отпирания x рабочая площадь
Aa(A1) = 3,30 см2
Ав(A2) = 1,61 см2
Ax(A3) = 4,91 см2
Fотп = Pa x Aa + Pв + Aa
= 250 x 3,3 + 80 x 1,61
= 953,8 даН
Fзап = Pa x Ax + усилие пружины
= 250 x 4,91 + 3,45 x 3,3
= 1238,9 даН
Сравнение показывает, что усилие в направлении запирания выше, т.е. клапан остается закрытым.
Выдвижение штока
Пилотные клапаны (1.1) и (3.1) находятся в их основном положении. Имеющееся в линии Р давление действует через линии управления (желтый цвет) и пилотные клапаны (1.1) и (3.1) на большую поверхность Ах 2-линейных клапанов (1.0) и (3.0). Оба клапана удерживаются в закрытом состоянии, запирая проход от В к А (1.0) и от А к В (3.0).
Клапаны (2.1) и (4.1) сработали, т.е. находятся в положении, указанном перекрещенными стрелками; пружинная полость клапанов (2.0) и (4.0) разгружена. Гидравлическая жидкость подводится к цилиндру. Со штоковой стороны жидкость поступает к клапану (4.0), действует на него через поверхность Ag в направлении, обратном действию пружины, и отпирает таким образом проход в емкость.
Втягивание штока
Для втягивания штока пилотные клапаны (2.1) и (4.1) остаются в своем основном положении. В результате этого давление, имеющееся в линии Р, действует через линии управления (желтый цвет) в пружинной полости (поверхность Аx) клапанов (2.0) и (4.0), удерживая их в закрытом положении.
Клапаны (1.1) и (3.1) срабатывают, благодаря чему пружинные полости 2-линейных клапанов (1.0) и (3.0) оказываются связанными с емкостью. Гидравлическая жидкость, действуя на поверхность Аа клапана (3.0), может поднять конус клапана и пройти на штоковую сторону цилиндра. При этом вытесненная штоком жидкость открывает конус клапана, действуя на поверхность Ав, в направлении, обратном направлению действия пружины, и поступает в емкость.
Оба приведенных далее примера показывают, что кроме описанных ранее случаев благодаря соответствующему действию пилотных клапанов возможны и другие варианты схем.
Как видно по схеме:
оба пилотных клапана (3.1) и (4.1) находятся в основном положении, а пилотные клапаны (1.1) и (2.1) включены. Благодаря давлению в линии Р 2-линейные клапаны (3.0) и (4.0) держатся в закрытом положении. Клапан же (2.0), работающий от действия на поверхность Аа (Ах — без давления), обеспечивает проход от А к В. За счет действия на поверхность Ав открывается клапан (1.0), обеспечивая проход жидкости от В к А и затем в емкость, В данном случае представлен разгруженный контур.
При комбинации по следующей схеме:
выполняется дифференциальная схема.
2-линейные клапаны (1.0) и (4.0) остаются в закрытом состоянии: клапаны (1.1) и (4.1) в основном положении; давление системы действует на Ах.
Но и клапан (3.1) остается в основном положении.
Поскольку большая поверхность управления клапана (2.0) оказывается разгруженной за счет срабатывания клапана (2.1), он может быть задействован через поверхность Ах. Жидкость проходит через клапан (2.0) от узла подключения А к В и далее — к цилиндру.
Отведенная назад из рабочей полости цилиндра жидкость попадает через 2-линейный клапан (3.0) от В к А вновь в линию насоса.
На клапан (3.0) действуют следующие сипы:
— давление в линии насоса x большая поверхность управления;
— усилие пружины.
Эти силы действуют в направлении запирания.
В направлении отпирания:
— давление в линии насоса x поверхность Аа;
— давление со стороны x поверхность Ав.
В направлении запирания:
Fзап = Pa x Ax + усилие пружины
В направлении отпирания:
Fотп = Pa x Aa + Pв + Aa
Таким образом, при кольцевой поверхности конического затвора 50% для отпирания прохода от узла В к узлу А достаточно давления вдвое большего, чем перепад давления от В к А.
Это определяется необходимым давлением отпирания, принимаемым по поверхности Аа, при условии, что кольцевая поверхность составляет от нее 50%.
Клапан (3.1) не включается потому, что при "нормальном" выдвижении в результате пересечения или так называемого подрезания сигналов появляются или провалы, или пики давления.
Дифференциальная схема как таковая ликвидируется при включении пилотного клапана (4.1), разгружающего поверхность Ах клапана (4.0), который открывает проход от узла подключения А через В к емкости. Клапан (3.0) при этом сразу же закрывается как обратный клапан, так как давление P, управляемое по линии В, опускается до давления отпирания клапана (4.0).