Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Предохранительные и редукционные клапаны в гидросистеме относятся к клапанам давления — аппаратам, которые управляют не расходом, а уровнем давления рабочей жидкости. Предохранительный клапан ограничивает давление и защищает гидропривод от перегрузки, редукционный — понижает давление для отдельных потребителей.
Эти аппараты определяют безопасность и устойчивость работы привода. Ниже разобраны функции напорных клапанов, конструкции прямого и непрямого действия, назначение редукционного клапана для понижения давления, схемы включения, настройка, а также причины кавитации, шума и нестабильной работы.
Термины гидроаппаратуры устанавливает ГОСТ 17752-81 «Гидропривод объёмный и пневмопривод. Термины и определения». Гидроклапан давления — это регулирующий гидроаппарат, управляющий давлением рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения под воздействием потока. Базовый тип — напорный гидроклапан: клапан давления, предназначенный для ограничения давления в подводимом к нему потоке.
По назначению клапаны давления различают так:
Предохранительный и переливной — это частные разновидности напорного клапана. По характеру воздействия потока на запорно-регулирующий элемент клапаны делят на аппараты прямого и непрямого действия (этому посвящён отдельный раздел). Запорно-регулирующий элемент бывает шариковым, конусным или золотниковым.
Предохранительный гидроклапан — напорный клапан, предназначенный для предохранения гидропривода от давления, превышающего установленное. В нормальном положении его запорно-регулирующий элемент закрыт; усилие настроечной пружины прижимает его к седлу. Когда давление на входе достигает давления срабатывания (настройки), сила давления преодолевает усилие пружины, клапан открывается и сбрасывает поток в бак, не допуская дальнейшего роста давления.
Предохранительный клапан работает эпизодически — только при перегрузке. Главное требование к нему — надёжность срабатывания в нужный момент.
Чтобы исключить заклинивание, предохранительный клапан простейшей конструкции выполняют с шариковым (для малых расходов) или конусным запорно-регулирующим элементом. В современных гидросистемах с высоким давлением применяют предохранительные клапаны непрямого действия. Помимо первичного клапана, ограничивающего максимальное давление на выходе насоса, на корпус распределителя нередко устанавливают вторичные предохранительные клапаны — для ограничения давления в линиях гидродвигателей при реактивных и инерционных нагрузках.
Переливной гидроклапан — напорный клапан, предназначенный для поддержания заданного давления путём непрерывного слива части потока рабочей жидкости во время работы. В отличие от предохранительного, переливной клапан в нормальном состоянии открыт и работает постоянно: через него всё время сливается избыток потока, благодаря чему давление на входе удерживается на заданном уровне.
Конструктивно шариковые и конические переливные клапаны отличаются от предохранительных в основном характеристикой пружины: переливной рассчитан на устойчивую работу в постоянно приоткрытом (неустановившемся) режиме. Типичное применение — гидросистемы с нерегулируемым насосом и дроссельным управлением: переливной клапан поддерживает давление, а заданный расход к гидродвигателю обеспечивает регулятор потока или дроссель, через который сбрасывается излишек подачи.
Редукционный гидроклапан — клапан давления, предназначенный для поддержания в отводимом от него потоке более низкого давления, чем давление в подводимом потоке. Его задача — обеспечить отдельному участку или потребителю стабильное пониженное (редуцированное) давление, когда питающая линия работает на более высоком давлении.
Редукционный клапан, в отличие от напорных, нормально открыт: при выключенной гидросистеме его запорно-регулирующий элемент полностью открыт пружиной. Регулирование происходит за счёт дросселирования потока, когда выходное давление стремится превысить настройку.
Типичные случаи применения: от одной линии высокого давления питаются несколько потребителей с разным рабочим давлением; нужно поддерживать постоянный перепад давления на дросселе регулятора потока; требуется стабилизировать давление питания отдельного исполнительного механизма. В клапане непрямого действия золотник основного клапана непрерывно поддерживает редуцированное давление: при его росте золотник прикрывает проход, при падении — открывает, восстанавливая настроенный уровень.
По характеру воздействия потока на запорно-регулирующий элемент клапаны давления делят на две группы.
В клапане прямого действия размеры рабочего проходного сечения изменяются в результате непосредственного воздействия контролируемого потока на запорно-регулирующий элемент. Это простая и быстрая конструкция: запорный элемент нагружен настроечной пружиной, давление действует на него напрямую. Недостаток — при больших расходах и высоких давлениях требуется мощная (жёсткая) пружина, из-за чего давление настройки заметно растёт по мере открытия клапана (нестабильность характеристики). Поэтому клапаны прямого действия чаще применяют при относительно небольших давлениях и расходах либо как вспомогательный (пилотный) каскад.
Клапан непрямого действия — это совокупность двух клапанов: основного и вспомогательного (пилотного). Проходное сечение основного клапана изменяется в результате воздействия потока на запорно-регулирующий элемент вспомогательного клапана. Малый вспомогательный клапан задаёт давление настройки, а основной пропускает основной поток. Преимущество — устойчивая, пологая характеристика и точное поддержание давления при больших расходах, поэтому такие клапаны предпочтительны в гидроприводах высокого давления.
Условные графические обозначения гидроаппаратов для принципиальных схем устанавливает ГОСТ 2.781-96 «ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты гидравлические и пневматические, устройства управления и приборы контрольно-измерительные» (соответствует международному стандарту ИСО 1219 в части регулирующих и направляющих аппаратов). Обозначения отражают назначение и способ работы аппарата, а не его конструкцию, и по умолчанию изображают устройство в нейтральном (исходном) положении.
Место клапана в гидросхеме определяется его функцией:
Дополнительно к настроечной пружине на обозначении предохранительного и переливного клапанов показывают линию управления от входа, а у редукционного — отбор давления управления от выхода клапана, что отражает разный принцип их работы.
Давление настройки задают регулировочным винтом, изменяющим поджатие настроечной пружины: больше поджатие — выше давление срабатывания. У клапанов непрямого действия настройку задаёт пружина вспомогательного (пилотного) клапана.
Уровень настройки соотносят с номинальным давлением гидропривода. По ГОСТ 12445-80 номинальное давление — наибольшее избыточное давление, при котором устройство должно работать в течение установленного ресурса с сохранением параметров в пределах норм; значения выбирают из стандартного ряда (МПа): 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250.
Клапан давления дросселирует поток: на узкой щели между запорно-регулирующим элементом и седлом скорость жидкости резко возрастает, а местное статическое давление падает. Если оно опускается ниже давления насыщенных паров рабочей жидкости, наступает кавитация — в потоке образуются пузырьки пара и выделившегося газа.
Попадая дальше в зону высокого давления, пузырьки схлопываются. Это сопровождается характерным шумом и вибрацией и постепенно разрушает (эродирует) поверхности запорно-регулирующего элемента и седла. Кавитация наиболее вероятна при большом перепаде давления на клапане и высокой температуре жидкости.
Меры борьбы: ограничивать перепад давления и скорость в щели, демпфировать движение запорно-регулирующего элемента (через демпфирующий дроссель), исключать подсос воздуха — поддерживать уровень масла в баке, герметичность всасывающей линии и чистоту фильтра, а также разносить настройки клапанов и насоса.
Большинство отказов клапанов давления связано с загрязнением рабочей жидкости, износом и потерей характеристик пружины.
Базовая профилактика — контроль тонкости фильтрации и чистоты рабочей жидкости, поддержание её вязкости и температуры в рекомендованных пределах, периодическая проверка давления настройки по манометру.
Предохранительный клапан ограничивает давление на входе и защищает привод от перегрузки; он нормально закрыт и срабатывает при превышении настройки. Редукционный клапан поддерживает пониженное давление на выходе для отдельного потребителя; он нормально открыт и дросселирует поток. Первый сбрасывает поток на слив, второй понижает давление в отводимой линии.
Оба относятся к напорным клапанам. Предохранительный нормально закрыт и работает эпизодически — только при перегрузке. Переливной нормально открыт и работает постоянно, непрерывно сливая часть потока для поддержания заданного давления. Конструктивно они часто отличаются лишь характеристикой пружины.
Чтобы обеспечить отдельному участку или потребителю пониженное давление относительно основной линии. Его применяют, когда от линии высокого давления питаются потребители с меньшим рабочим давлением, для поддержания постоянного перепада на дросселе регулятора потока и для стабилизации давления питания исполнительного механизма.
В клапане прямого действия поток воздействует на запорно-регулирующий элемент напрямую — конструкция простая и быстрая, но при больших расходах давление настройки заметно растёт. В клапане непрямого (двухкаскадного) действия основной клапан управляется малым вспомогательным; характеристика более пологая и стабильная, поэтому такие клапаны применяют при высоких давлениях и больших расходах.
Регулировочным винтом изменяют поджатие настроечной пружины: его настраивают на давление выше максимального рабочего давления системы на величину запаса. В системах с регулируемым насосом настройку клапана разносят с настройкой регулятора давления насоса, чтобы они не срабатывали попеременно и не вызывали автоколебаний.
Кавитация возникает, когда на дросселирующей щели местное давление падает ниже давления насыщенных паров жидкости: образуются пузырьки пара, которые схлопываются в зоне высокого давления, вызывая шум, вибрацию и эрозию. Шум также дают подсос воздуха (аэрация) и автоколебания запорно-регулирующего элемента. Помогают снижение перепада давления, демпфирование, герметичность всасывающей линии и чистота жидкости.
Термины гидроаппаратуры устанавливает ГОСТ 17752-81, условные графические обозначения для схем — ГОСТ 2.781-96 (соответствует ИСО 1219), ряд номинальных давлений — ГОСТ 12445-80.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.