Расчет клапана

Задача расчета клапана (см. рис. 2) сводится к определению необходимого усилия пружины и площади проходных сечений, «а» и «б» клапана 1.

Усилие пружины 4 может быть определено из условия равновесия сил действующих на клапан 1.

При подъеме клапана вверх :

,

При опускании клапана вниз :

,

где - вес клапана,

- сила трения,

- активная поверхность торца клапана.

Ввиду того, что усилие пружины выбирается небольшое Н, сам клапан находится в условии статического равновесия, и небольшой перепад давлений вызывает его перемещение. Однако вследствие влияния сил трения, колебаний расхода жидкости, ее утечек и т.д., клапан обладает известной инерцией и не может реагировать на малое изменение давления и расхода. Это качество клапана реагировать на минимальное изменение давления называется чувствительностью. Чувствительность клапана определяется так.

,

где - смещение клапана, мм.

Чувствительность клапана в общем случае зависит от следующих факторов:

1. От величины боковых усилий, возникающих вследствие несимметричности истечения потока масла.

2. От величины сил трения клапана в направляющей корпуса.

3. От неравномерности давления пружины по ее периметру.

Для уменьшения влияния боковых усилий, возникающих от несимметричности истечения масла, на клапанах делают кольцевые выточки мм, мм, или одну широкую мм, мм.

В силу инерции клапанов («залипания»), характеристики жесткости пружины, трения и др. причин, подъем клапана происходит при более высоком давлении, чем опускание. Эта характеристика клапана получается экспериментально и определяет инерционность («запаздывание») системы.

Расчет приходных сечений клапана

Расчет необходимых площадей и , проходных сечений клапана производится из условия неразрывности движения потока жидкости на полную производительность насоса :

,

где ,

,

- скорость движения масла через клапан (для сливных трубопроводов принимают м/с).

Задаваясь стандартным значением и скоростью движения масла , находим .

В действительности клапан открыт не полностью и расход масла через щель не подчиняется линейном закону, так как скорость движения масла в клапане является функцией перепада давления, на входе и выходе из клапана т.е. .

Скорость масла может быть определена из уравнения Бернулли

,

откуда .

Таким образом расход масла через клапан можно найти по формуле

,

где - коэффициент расхода масла, зависящий от формы проходного сечения, принимают .

По требованиям инструкций по безопасной работе гидропривода любая гидросистема должна иметь в своем составе предохранительный гидроклапан. Его рекомендуется монтировать в ответвлении напорной линии непосредственно за насосом, рядом с манометром.

Типовые схемы применения предохранительно-перелевных клапанов показаны на рис. 3.

В схеме рис. 3.а гидроклапан давления 3 выполняет функцию предохранительного клапана, а в схеме рис. 3.б – переливного. В схемах дроссельного регулирования скорости (рис. 3в) гидроклапан 3 обычно выполняет одновременно две функции: поддерживает давление в гидросистеме постоянным и сливает излишки масла. Дополнительно с помощью распределителя 7 имеется возможность разгрузки гидросистемы от давления в любое время цикла ее работы.