Редукційний клапан
Редукційний клапан (пневмоклапан) — клапан, що при значений для редукування (зниження) тиску, що подається на його вхід, до заданого нижчого значення тиску на виході клапана.
Зміст
Види редукційних клапанів
- Редукційний клапан прямої дії (не потребує зовнішнього джерела живлення).
- Клапани керовані пневмо-або електроприводом.
Область застосування
Ці клапани застосовуються в гидроприводі в тому випадку, коли від одного джерела гідравлічної енергії (насоса) необхідно живити кілька споживачів гідравлічної енергії (гідродвигуни), які працюють одночасно і мають різний характер навантаження. Необхідність застосування редукційного клапана обумовлена тим, що включення в роботу одного з гидродвигунів приводить (при відсутності даного редукційного клапана) до зміни тиску на вході в інші гидродвигуни, а отже, і до падіння зусиль на вихідних ланках гідродвигунів. Якщо гидродвигуни включаються в роботу не одночасно або мають однакові навантажувальні характеристики, то використання редукційних клапанів, як правило, не є обов'язковим. Наприклад, відвал бульдозера приводиться в рух зазвичай двома гідроциліндрами. Але оскільки обидва гідроциліндра приводять у рух один і той же робочий орган (тобто, відвал), то їх характер навантаження є однаковим, і в гідросистемах бульдозерів редукційні клапани, як правило, не застосовуються.
У пневмопривода застосування редукційних клапанів є обов'язковим, оскільки, внаслідок стисливості повітря, пневмосистеми схильні до значних коливань тиску.
Принцип роботи
На рис. 3 показана конструктивна схема найпростішого редукційного клапана. При збільшенні вхідного тиску Рн зростає тиск в порожнині Б, а також тиск в порожнині В (тиск Рред). Під дією збільшеного редукційного тиску плунжер зміщується вліво, тим самим зменшуючи розмір дросельної щілини (у). При цьому зростає опір потоку рідини при проходженні її через дросельну щілину, а значить, зростають і втрати тиску. Як наслідок зменшується значення редукційного (вихідного) тиску Рред. Таким чином забезпечується стійкість значення вихідного тиску при зміні вхідного тиску. Слід зазначити, що в описаному процесі зростання тиску в порожнині Б не заважає переміщенню плунжеров вліво, так як цей збільшений тиск діє не тільки на задросельовану конусну головку, а й на врівноважений поршень, і ці силові дії врівноважують один одного.
Розрахунок редукційного клапана
Витрати робочої рідини через клапан становлять:
де [math]\mu \[/math]- коефіцієнт витрати;
- [math]\mathit{f }[/math]- площа дроселюючої щілини;
- [math]\Delta \mathit{p} \[/math]- перепад тисків на клапані.
Звідси величина редукованого тиску розраховується наступним чином:
[math]\mathit{P}_{p} \ = \Large{\frac { \mathit{c} \cdot \left(x_0 - x \right) - \cdot \mathit{F}_\xi \cdot \mathit{p}_\kappa \ }{ \mathit{F}_\varrho\ - \mathit{F}_\xi\ } }[/math]
де [math]\mathit{F}_\varrho\ = \Large{\frac { \pi \cdot \mathit{D}^2\ }{ 4} }[/math] та [math]\mathit{F}_\xi\ = \Large{\frac { \pi \cdot \mathit{d}^2\ }{ 4} }[/math] - відповідно ефективні площі діафрагми та сідла;
- [math]\mathit{p}_\kappa \ \[/math] - тиск живлення;
- [math]\chi\[/math] - деформація пружини.
Література
- Гiдроприводи та гiдропневмоавтоматика: Пiдручник /В.О.Федорець, М.Н.Педченко, В.Б.Струтинський та iн. За ред. В.О.Федорця. — К:Вища школа, 1995.- 463 с.
- Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
- Пневмоавтоматика. Библиотека по автоматике, выпуск 46/ Лемберг М. Д.— Госэнергоиздат, 1961.- 112с.
