Принцип работы редукционного клапана – Редукционный двигатель масляного насоса: устройство и ремонт неисправностей

Содержание

Редукционный клапан — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 марта 2015; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 марта 2015; проверки требуют 3 правки. Рис. 1. Конструктивная схема простейшего редукционного клапана Рис. 2. Условное графическое обозначение редукционного клапана У этого термина существуют и другие значения, см. Клапан.

Редукционный клапан — это автоматически действующий пневматический или гидравлический дроссель, предназначенный для поддержания на постоянном уровне давления на выходе. Сопротивление редукционного клапана в каждый момент пропорционально разности между переменным давлением на входе и постоянным (редуцированным) давлением на выходе.

Виды редукционных клапанов:

  • Редукционный клапан прямого действия (не требует внешнего источника питания).
  • Клапаны, управляемые пневмо- или электроприводом.

Эти клапаны применяются в гидроприводе в том случае, когда от одного источника гидравлической энергии (насоса) необходимо запитать несколько потребителей гидравлической энергии (гидродвигателей), работающих одновременно и имеющих разный характер нагрузки. Необходимость применения редукционного клапана обусловлена тем, что включение в работу одного из гидродвигателей приводит (при отсутствии данного редукционного клапана) к изменению давления на входе в остальные гидродвигатели, а следовательно, и к падению усилий на выходных звеньях гидродвигателей. Если гидродвигатели включаются в работу не одновременно или имеют одинаковые нагрузочные характеристики, то использование редукционных клапанов, как правило, не является обязательным. Например, отвал бульдозера приводится в движение обычно двумя гидроцилиндрами. Но поскольку оба гидроцилиндра приводят в движение один и тот же рабочий орган (то есть, отвал), то их характер нагрузки является одинаковым, и в гидросистемах бульдозеров редукционные клапаны, как правило, не применяются.

В пневмоприводах применение редукционных клапанов является обязательным, поскольку, вследствие сжимаемости воздуха, пневмосистемы склонны к значительным колебаниям давления.

На рис. 1 показана конструктивная схема простейшего редукционного клапана. При увеличении входного давления Рн возрастает давление в полости Б, а также давление в полости В (редуцированное давление Рред). Под действием возросшего редуцированного давления плунжер смещается влево, тем самым уменьшая размер дроссельной щели у. При этом возрастает сопротивление потоку жидкости при прохождении её через дроссельную щель, а значит, возрастают и потери давления. Как следствие уменьшается значение редуцированного (выходного) давления Рред. Таким образом обеспечивается устойчивость значения выходного давления при изменении входного давления. Следует отметить, что в описанном процессе возросшее давление в полости Б не мешает перемещению плунжеров влево, так как это возросшее давление действует не только на дросселирующую конусную головку, но и на уравновешивающий поршень, и эти силовые воздействия уравновешивают друг друга.

Существует заблуждения что в ДВС??? применяется редукционный клапан , на самом деле это простой предохранительный клапан, Дело в том что рабочее давление в редукционном клапане берется после него ,а в любом ДВС клапан соединен со сливом???.

  • Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. — Москва: Машиностроение, 1972. — С. 320.
  • Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

Редукционный клапан давления: принцип работы, устройство, назначение

Газ или жидкость в магистральном трубопроводе часто находится под более высоким давлением, чем это нужно для того или иного потребителя. Для того, чтобы снизить его до требуемой величины, применяют редукционный клапан. Такие устройства используют также стабилизации напора в гидравлических системах различных приводов на транспорте и в технологических установках.

Редукционный клапанРедукционный клапан

Назначение

Устройства предназначены для понижения высокого напора жидкости или газа, подаваемого из магистрали, до значений, необходимых для работы устройства-потребителя. Еще одно назначение редукционного клапана — поддержание постоянного давления на входе таких устройств.

Основные области применения гидравлических редукционных клапанов следующие:

  • Водопроводные распределительные сети.
  • Насосные установки.
  • Оросительные системы.
  • Противопожарные комплексы.

Правильно подобранный редукционный клапан дает следующие преимущества:

  • Защита от резких перепадов напора, гидравлических ударов.
  • Оптимизация расхода ресурсов, снижение издержек.
  • Снижение уровня вибрации, нежелательных акустических эффектов (так называемое «гудение труб»).

Специалисты рекомендуют устанавливать редукционный клапан в следующих случаях:

  • При давлении в магистрали выше 5 атм. (бар)
  • Защита от бросков.
  • Сложные распределительные системы в многоэтажных зданиях.
  • Потребность в секциях водопроводной сети с разным напором.

Чтобы стабилизировать давление в отопительных контурах, применяется подпиточный клапан.

Виды регулировочных клапанов

Устройства разделяют на две подгруппы. Они различаются конструкцией и принципом действия. Это:

  • Редукторы прямого действия. Давление в магистрали непосредственно действует на чувствительные элементы, управляющие регулировкой. Работает за счет энергии напора в магистрали.
  • Редукторы непрямого действия. Давление воспринимается чувствительным элементом и предается на механизм, сравнивающий значение с заданным и управляющий исполнительными органами. Этот механизм может использовать электронные компоненты и требовать дополнительного питания.

Редукторы разделяются также по виду рабочей среды:

  • Воздух.
  • Газ (углекислый, ацетилен, аргон, кислород и т.п.).
  • Масло в системах смазки и гидравлики.
  • Вода в сетях водоснабжения и канализации.
  • Теплоноситель в системах отопления.

Рабочая среда влияет на выбор конструкции, материалов, диапазонов регулировки.

Гидравлические редукторы, в свою очередь, бывают поршневые и мембранные. Поршневые отличаются тем, что изменения входного давления не влияет на стабильность параметров на выходе. Однако устройства такого типа намного более чувствительны к загрязнениям и посторонним включениям в потоке рабочей среды и требую установки фильтров. В мембранных редукторах перепады на входе сказываются на постоянстве напора на выходе, они неприхотливы и допускают значительные загрязнения жидкости. Для срабатывания им не требуется существенный перепад входного давления.

Клапан редукционный пружинного типа применяется для управления напором при подаче газов, воды, пара, растворов теплоносителей.

Функции редукционного клапана

Для чего нужен водный или газовый редукционный клапан? Редуктора выполняют следующие основные функции:

  • Понижение давления в отводе от главной магистрали.
  • Стабилизация выходного давления на заданном уровне.
  • Ограничение выходного давления до заданной величины.

Сложные современные устройства выполняют и другие функции, такие, как передача данных в централизованную систему управления, доочистка рабочей среды от механических загрязнений и других посторонних включений.

Как работает редукционный клапан

Рассмотрим принцип работы прямых и непрямых редукционных клапанов.

Для этого будет рассмотрены схемы простейших редукционных клапанов.

Редукционный клапан прямого действия

Основные элементы конструкции редуктора прямого действия следующие:

  • Цилиндрический корпус имеет входной и выходной патрубок.
  • По корпусу изнутри двигается золотник переменного сечения. Он может перекрывать входной и выходные патрубки.
  • Сверху золотник поджат пружиной.
  • Сила прижима задается регулировочным винтом.

Пример монтажа редукционного клапана прямого действияПример монтажа редукционного клапана прямого действия

Давление на входе (Рн) не вызывает перемещения золотника. Когда давление на выходе (Рред) падает ниже заданной величины, пружина отжимает сердечник вниз, открывая выходной патрубок и соединяя его с центральной камерой. Р

н начинает действовать и на нижний срез золотника, отжимая его вверх, сжимая пружину и перекрывая выходной патрубок. По мере расхода жидкости потребителем в выходном патрубке Рред снижается, и пружина снова отжимает поршень вниз. Рабочий цикл повторяется.

Рн воздействует на обе поверхности камеры золотника с равной силой и не вызывает его продольного перемещения. Рред и сила пружины действуют на поршень в противоположных направлениях. Сила воздействия пружины задается регулировочным винтом. Чем сильнее он завернут, тем больше эта сила и тем большее давление воды требуется, чтобы ее уравновесить.

При росте Рред поршень будет двигаться вверх, постепенно перекрывая просвет входного патрубка, при этом будет снижаться и подача рабочей среды, снижая, таким образом, Рред.

Как только Рред

снизится до заданной величины, пружина начнет отжимать поршень вниз, увеличивая просвет и поступление рабочей среды. Рн начнет увеличиваться.  Одновременно этот механизм выполняет и функции обратного клапана.

При большом расходе клапан прямого действия будет вызывать большие колебания расходы продукта.

В этом случае разумно применить редукционный клапан давления непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Применение таких устройств дает возможность снизить зависимость колебаний давления от расхода.

Устройство редуктора непрямого действия заметно сложнее, чем прямого.

Входной поток проходит чрез просвет между конической частью поршня золотника и седлом, и далее- в отводной канал. Сила давления в этом канале действует на нижний срез поршня золотника, отжимая его вверх. Это давление уравновешивается силой сжатия главной пружины и давлением на верхнюю часть поршня, куда рабочая среда поступает через дросселирующую заслонку. Далее отводной канал подходит к подпружиненному шарику, перекрывающему выход в дренажный патрубок. Сила сжатия этой пружины изменяется с помощью регулировочного винта.

Чертеж общего вида редукционного клапана непрямого действияЧертеж общего вида редукционного клапана непрямого действия

Позиция золотника определяется равнодействующей Рред и давления в верхней камере.

Если давление в отводном канале превышает заданный регулировочным винтом уровень, шарик отжимается вправо, открывая путь рабочей среде в дренаж. Возрастает расход, и благодаря потерям в дросселирующей заслонке давление в верхней камере начинает снижаться. После сброса в дренаж некоторого ее количества давление падает до заданного, и пружина отжимает шарик к седлу, перекрывая клапан.  Золотник перемещается в сторону меньшего давления, перекрывая входной патрубок, и Р

ред также снижается до установленной величины.

Отличие редуктора от предохранительного клапана

Конструктивно эти два вида запорных устройств имеют очень много общего. Они походи внешним видом корпусов, рабочее давление и там, и там задается регулировочными винтами, изменяющими степень сжатия пружин, подпирающих клапаны. Много общего и в их схемах с точки зрения гидравлики.

Различия заключаются в назначении, принципе действия и особенностях внутреннего устройства.

Предохранительный клапан выполняет единственную функцию — он не должен допустить повышение давления в системе выше заданной предельной величины.

Управляется он входным давлением (Рн). Для него не имеет значения расход рабочей среды, проходящей через клапан. Это устройство эпизодического действия.

Предохранительный клапанПредохранительный клапан

Редуктор же должен независимо от Рн поддерживать постоянное давление на выходе. Он управляется выходным Рред. Постоянный расход имеет большое значение для функционирования этого типа устройств. Действуют они не эпизодически, ка предохранителя, а постоянно.

Различие в управляющих параметрах нашли свое отражение и на гидравлических схемах. У редуктора пунктир, символизирующий управление, подходит ко входу, а у предохранителя — к выходу.

Ремонт и неисправности масляного клапана

Конструкция редуктора достаточно простая, это обуславливает его высокую отказоустойчивость и долгий срок эксплуатации. Обычно это бывает связано с износом деталей устройства.

Специалисты выделяют следующие основные неисправности редукторов:

  • Не создается необходимое давление на выходе. Чаще всего причиной неисправности служит пружина. По мере использования и естественного старения пружина теряет упругость. Из-за меньшей силы сжатия клапан никогда до конца не закрывается, и заданный напор не достигается. То же самое может произойти, если при ремонте или обслуживании поставить похожую по размерам пружину, обладающую меньшей упругостью. Неопытные или недобросовестные мастера часто допускают такую оплошность.
  • На выходе получается слишком высокое давление. Это бывает вызвано наличием посторонних предметов внутри механизма, мешающих ему своевременно отсекать подачу. Это могут быть частицы стружки, других механических загрязнений или отложения отработавшего свой срок и загустевшего масла. Такие загрязнения могут привести к заклиниванию деталей клапана и к полному выходу механизма из строя.

Ремонт редукционного клапана масляного насосаРемонт редукционного клапана масляного насоса

Ремонт и обслуживание можно проводить только при полностью отключенных насосах, двигателях и сбрасывании давления в магистрали до нуля. Нарушение этого правила может привести к выбросу масла и деталей клапана, травмированию персонала и повреждению оборудования.

Ремонт заключается в демонтаже клапана и его полной разборке для дефектации.

Все детали, включая корпус, надо тщательно промыть в растворителе от остатков масла и других загрязнений и осмотреть. Поврежденные детали следует заменить. Если нет уверенности в упругости пружины, лучше заменить и ее, не дожидаясь сбоев в работе.

Такое обслуживание обычно приурочивают к плановому ремонту двигателя, связанному с частичной разборкой. Если на внутренних поверхностях корпуса или на поверхности золотника обнаружены царапины или задиры, лучше заменить весь клапан.

Как устанавливать и регулировать

В разветвленных сетях водоснабжения редукционная арматура ставится на входе в квартиру. Они позволяют компенсировать перепады напора, связанные с неравномерным расходом воды на разных этажах здания и стабилизировать напор для конечных потребителей.

При планировании и монтаже рекомендуется учитывать следующее:

  • При отсутствии специальных предписаний изготовителя клапан монтируется в разрыве любой трубы, как вертикальной, так и горизонтальной.
  • Если контрольные манометры не входят в конструкцию устройства, то их следует установить до редуктора и сразу после него. Это позволит визуально контролировать параметры на входе и исправность прибора.
  • Если отрезок трубопровода, оснащенный редуктором, имеет строгие ограничения по максимальному давлению, то следом за редукционным предусматривают предохранительный клапан, сбрасывающий избыток давления в нестандартной ситуации.
  • Если выбрана поршневая конструкция редуктора- перед ним обязательно должен стоять фильтр механической очистки. Он защитит высокоточные детали механизма от повреждения частичками ржавчины, песка и минеральных отложений.
  • Если вода сильно загрязнена, например, в случае старой и изношенной водораспределительной сети, могут потребоваться дополнительные фильтры, снижающие минерализацию воды.
  • При выборе типа присоединения на стороне низкого давления (до 5 атм) предпочтительным является резьбовой.

Фланцевые соединения более надежны, но в бытовой сети их преимущества проявляются слабо. Сварные соединения обладают максимальной надежностью, но низкой ремонтопригодностью. Для требующего периодического обслуживания и замены оборудования — это не лучший выбор.

Установка редукционных клапанов прямого действияУстановка редукционных клапанов прямого действия

Обслуживание и ремонт

Обслуживание редукторов требуется минимальное. Если изготовитель указал периодичность осмотра, то лучше соблюдать ее и в указанное время разбирать клапан проверять состояние его деталей и при необходимости заменять изношенные. Если на водопроводном редукторе стоят два манометра- до и после, то по их показаниям можно точнее определить время внепланового обслуживания устройства. Своевременное плановое обслуживание позволяет избежать внепланового, экстренного ремонта, вызванного поломкой.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Редукционный клапан прямого действия:назначение,устройство,схема

Назначение редукционного клапана прямого действия

Редукционный клапан давления предназначен для поддержания в некоторой части гидросистемы пониженного давления относительно давления в основной нагнетательной магистрали и независящего от него.Так же, как и предохранительные клапаны, редукционные клапаны подразделяются на клапаны прямого и непрямого действия, а по количеству линий присоединений клапана – на двухлинейные и трехлинейные.

Устройство двухлинейного редукционного клапана прямого действия

Схема двухлинейного редукционного клапана прямого действия приведена на рис.1. В корпусе 1 размещается регулирующий золотник 2, который под действием пружины 3 стремится занять крайнее нижнее положение и находится в нем до тех пор, пока давление Р1 в канале “б”, действующее на нижний торец золотника, не в состоянии преодолеть усилие пружины редукционного клапана (рис.1 а). На котором показано состояние клапана, когда усилие от давления Р1 из-за малой величины давления на входе в клапан, в канале “а” меньше усилия пружины.

 

Принцип работы двухлинейного редукционного клапана прямого действия

Принцип работы двухлинейного редукционного клапана заключается в следующем, по мере роста давления Р наступает момент , когда усилие от давления Р , превысит начальное усилие пружины, регулируемое с помощью винта 4 и золотника 2 начнет смещаться вверх, частично перекрывая канал “б” на выходе клапана. С этого момента давление на выходе клапана будет поддерживаться постоянным, независимо от дальнейшего нарастания давления на входе в клапана в канале “а”.

Принцип работы трехлинейного редукционного клапана прямого действия

Принцип работы трехлинейного редукционного клапана давления прямого действия отличается от двухлинейного тем, что у него, помимо, канала “а” подводящего жидкость и отводящего канала “б”, имеется и канал “в” сообщенный со сливной магистралью. На рис.2 показана схема такого клапана, в котором, в отличие от описанного ранее, поддержание редуцированного давления достигается путем частичного перекрытия подводящего канала “а”, что не принципиально. Благодаря наличию сливного канала “в”, редуцированное давление в канале “б” будет поддерживаться постоянным даже в том случае, когда полностью перекрытом канале “а” давление на выходе клапана будет стремиться возрастать по какой-либо причине, например из-за обратного тока жидкости из системы. На рис.2 а показан клапан в режиме нормального редуцирования, а на рис.2 б – в режиме перелива жидкости из-за обратного тока в канал “б”.

Устройство трехлинейного редукционного клапана прямого действия

Устройство трехлинейного редукционного клапана давления модульного исполнения приведена на рис. 3. В корпусе 1 установлена втулка 3 с каналами “а” и “б”, связанными магистралями подвода жидкости Р и редуцированного давления Р!. Канал “в”, в свою очередь, связан с каналом “б” и установленным в нем демпфером , с помощью которого жидкость подводиться в полость, образованную втулкой 3 и пробкой 4. В расточке втулки размещен золотник 2, который пружинами 5 и 6 в исходном состоянии прижат к пробке 4, так что каналы “а” и “в”, а значит и магистрали Р и Р1оказываются сообщенными друг с другом.

При возникновении усилия от давления Р1, действующего на торец золотника 2, большего суммарного усилия двух пружин, определяемого положением регулировочного винта 8 относительно резьбового стакана 7, золотник 2 начинает смещаться влево, частично перекрывая канал “а”. Тем самым поддерживается постоянное давление Р1 в канале “в”. Если почему-либо давление Р1будет стремиться возрастать, золотник 2 еще больше сместиться влево так, что его первый поясок выйдет в полость “с” и через канавки на втором пояске жидкость из канала “в” начнет поступать на слив через сверление из полости “с” в магистраль “Т”.

 

Редукционный клапан

В любых грамотно спроектированных изделиях, всегда применяются определенные защитные меры, от их разрушения при каких-то неблагоприятных обстоятельствах, возникающих во время работы. Не является исключением и автомобиль. Его конструкция предусматривает применение систем, использующих в работе повышенное давление.

Примером могут служить такие из них, как:

  • топливная;
  • смазки;
  • ГУР и другие.

Для защиты от его превышения они имеют специальные устройства, например, в дизеле такую роль выполняет редукционный клапан ТНВД.

Редукционный клапан, принцип работы

Если вспомнить определение, то назначение редукционного клапана заключается в поддержании на постоянном уровне давления, создаваемого во время работы конкретного устройства. Его превышение чревато либо повреждением самой системы, либо разрушением каких-то ее элементов. Понять принцип работы редукционного клапана поможет приведенный рисунок:

принцип работы редукционного клапана

принцип работы редукционного клапана

Основными элементами подобного устройства являются шарик 1, пружина 2 и шайба 3. При работе насоса, подающего жидкость или любые масла в пределах системы, происходит увеличение внутри нее давления. Когда оно превышает определенную величину, под действием возникающей силы шарик 1 отжимает пружину 2 и смещается, открывая дополнительный канал, по которому избыток жидкости или масла удаляется из системы.

Такой принцип – сброс масла или другой жидкости обратно в исходный резервуар при превышении давления – используется довольно-таки часто. Подобный принцип может быть реализован по-разному, но неизменным остается суть, описанная выше. Для примера можно рассмотреть несколько конкретных его воплощений.

Редукционный клапан масляного насоса

Система смазки присутствует на любом автомобиле, будь то ВАЗ 2114 или Мерседес. И в любой системе обязательно наличие масляного редукционного клапана независимо от его изготовителя – Bosch, Тойота или Фольксваген. Если в системе смазки нет подобного масляного клапана, то при работе масляного насоса неизбежной становится ситуация, когда давление масла превысит установленные нормы. Из-за этого начнут протекать сальники или возможен разрыв масляного фильтра.

Как работает такая защита, поможет понять приведенный рисунок:

редукционный клапан масляного насоса

редукционный клапан масляного насоса

Здесь реализован тот же подход, что и описан выше. Когда давление превышает установленный безопасный предел, шарик 2 клапана открывает дополнительный канал для масляного потока и излишки масла сбрасываются в поддон картера двигателя. Где находится редукционный клапан? На ВАЗ 2114 он располагается в канале между камерой сжатия и всасывания, как показано на фото

масляный редукционный клапан

масляный редукционный клапан

Редукционный клапан топливной системы

Другим, не менее важным, применением является использование подобной защиты для топливной системы. В первую очередь это относится к дизельным двигателям, ТНВД можно назвать основой всей системы питания. Его назначение – дозированная подача солярки к форсункам.

Топливный насос осуществляет подачу горючего из бака на вход ТНВД, а редукционный клапан ТНВД гарантирует стабильную величину давления.

Дело в том, что работа обычного насоса низкого давления обеспечивает подачу топлива в большем объеме, чем требуется. Поэтому редукционный клапан ТНВД его излишки, через дренажный штуцер, возвращает в топливный бак. Существует несколько различных типов ТНВД, созданных на основе разных конструктивных решений. Хотя это не имеет отношения к настоящей теме, но надо отметить, что одним из основных производителей ТНВД является Bosch, в изделиях этой фирмы реализован свой подход, ее продукция пользуется заслуженным качеством и отличается продолжительным сроком службы.

Однако, как и сам дизель, ТНВД критичен к качеству топлива, и даже использование изделий такой знаменитой фирмы, как Bosch, не позволяет применять низкокачественную солярку.

Редукционный клапан насоса ГУР

ГУР можно считать обязательным элементом оснащения современного автомобиля, в том числе семейства ВАЗ, например таких, как 2114, 2170, Приора. Его конструкция отрабатывалась достаточно долго и доказала свою эффективность. Функциональное устройство ГУР приведено на рисунке

клапан насоса гур

клапан насоса гур

Такое устройство при работе насоса создает повышенное давление, которое через гидроцилиндр и систему рычагов поворачивает колеса в зависимости от изменения положения руля. Это реализует любой ГУР, и установленный на ВАЗ 2114 тоже. Однако существует некоторое ограничение, которое необходимо учитывать. ГУР рассчитан на работу при определенном давлении, и его максимальное значение не должно превышать установленной величины. Для каждого автомобиля она своя, для ВАЗ 2114 это будет шестьдесят-сто атмосфер.

Вот для исключения превышения заданной величины и используется редукционный клапан. Особенно это актуально, когда руль встает на упор, и если не принять защитных мер, ГУР может быть разрушен. Поэтому изготовителями автомобилей с ГУР не рекомендуется держать руль в крайних положениях. В тех случаях, когда необходимо найти, где находится редукционный клапан, искать его надо в насосе, именно там обеспечивается необходимая величина давления на выходе.

Такой элемент, как редукционный клапан, является обязательной частью многих систем и обеспечивает их защиту при работе в самых разных условиях. Его назначение – избежать превышения давления в системе и благодаря этому предохранить ее от разрушения или повреждения.

Редукционный клапан — это… Что такое Редукционный клапан?

Редукционный клапан — это автоматически действующий пневматический или гидравлический дроссель, предназначенный для поддержания на постоянном уровне давления на выходе. Сопротивление редукционного клапана в каждый момент пропорционально разности между переменным давлением на входе и постоянным (редуцированным) давлением на выходе.

Виды редукционных клапанов:

  • Редукционный клапан прямого действия (не требует внешнего источника питания).
  • Клапаны, управляемые пневмо- или электроприводом.
Рис. 1. Конструктивная схема простейшего редукционного клапана

Область применения

Эти клапаны применяются в гидроприводе в том случае, когда от одного источника гидравлической энергии (насоса) необходимо запитать несколько потребителей гидравлической энергии (гидродвигателей), работающих одновременно и имеющих разный характер нагрузки. Необходимость применения редукционного клапана обусловлена тем, что включение в работу одного из гидродвигателей приводит (при отсутствии данного редукционного клапана) к изменению давления на входе в остальные гидродвигатели, а следовательно, и к падению усилий на выходных звеньях гидродвигателей. Если гидродвигатели включаются в работу не одновременно или имеют одинаковые нагрузочные характеристики, то использование редукционных клапанов, как правило, не является обязательным. Например, отвал бульдозера приводится в движение обычно двумя гидроцилиндрами. Но поскольку оба гидроцилиндра приводят в движение один и тот же рабочий орган (то есть, отвал), то их характер нагрузки является одинаковым, и в гидросистемах бульдозеров редукционные клапаны, как правило, не применяются.

Рис. 2. Условное графическое обозначение редукционного клапана

В пневмоприводах применение редукционных клапанов является обязательным, поскольку, вследствие сжимаемости воздуха, пневмосистемы склонны к значительным колебаниям давления.

Принцип действия

На рис. 1 показана конструктивная схема простейшего редукционного клапана. При увеличении входного давления Рн возрастает давление в полости Б, а также давление в полости В (редуцированное давление Рред). Под действием возросшего редуцированного давления плунжер смещается влево, тем самым уменьшая размер дроссельной щели у. При этом возрастает сопротивление потоку жидкости при прохождении её через дроссельную щель, а значит, возрастают и потери давления. Как следствие уменьшается значение редуцированного (выходного) давления Рред. Таким образом обеспечивается устойчивость значения выходного давления при изменении входного давления. Следует отметить, что в описанном процессе возросшее давление в полости Б не мешает перемещению плунжеров влево, так как это возросшее давление действует не только на дросселирующую конусную головку, но и на уравновешивающий поршень, и эти силовые воздействия уравновешивают друг друга.

См. также

Литература

  • Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. — Москва: Машиностроение, 1972. — С. 320.
  • Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

Клапан редукционный: устройство и принцип действия

Редукционный клапан — это автоматически действующий пневматический или гидравлический дроссель, предназначенный для поддержания на постоянном уровне давления на выходе. Сопротивление редукционного клапана в каждый момент пропорционально разности между переменным давлением на входе и постоянным (редуцированным) давлением на выходе.

Виды редукционных клапанов:

  • Редукционный клапан прямого действия (не требует внешнего источника питания).
  • Клапаны, управляемые пневмо- или электроприводом.

 

 Рис. 1. Конструктивная схема простейшего редукционного клапана

Область применения

Эти клапаны применяются в гидроприводе в том случае, когда от одного источника гидравлической энергии (насоса) необходимо запитать несколько потребителей гидравлической энергии (гидродвигателей), работающих одновременно и имеющих разный характер нагрузки. Необходимость применения редукционного клапана обусловлена тем, что включение в работу одного из гидродвигателей приводит (при отсутствии данного редукционного клапана) к изменению давления на входе в остальные гидродвигатели, а следовательно, и к падению усилий на выходных звеньях гидродвигателей. Если гидродвигатели включаются в работу не одновременно или имеют одинаковые нагрузочные характеристики, то использование редукционных клапанов, как правило, не является обязательным. Например, отвал бульдозера приводится в движение обычно двумя гидроцилиндрами. Но поскольку оба гидроцилиндра приводят в движение один и тот же рабочий орган (то есть, отвал), то их характер нагрузки является одинаковым, и в гидросистемах бульдозеров редукционные клапаны, как правило, не применяются.

В пневмоприводах применение редукционных клапанов является обязательным, поскольку, вследствие сжимаемости воздуха, пневмосистемы склонны к значительным колебаниям давления.

Принцип действия

На рис. 1 показана конструктивная схема простейшего редукционного клапана. При увеличении входного давления Рн возрастает давление в полости Б, а также давление в полости В (редуцированное давление Рред). Под действием возросшего редуцированного давления плунжер смещается влево, тем самым уменьшая размер дроссельной щели у. При этом возрастает сопротивление потоку жидкости при прохождении её через дроссельную щель, а значит, возрастают и потери давления. Как следствие уменьшается значение редуцированного (выходного) давления Рред. Таким образом, обеспечивается устойчивость значения выходного давления при изменении входного давления. Следует отметить, что в описанном процессе возросшее давление в полости Б не мешает перемещению плунжеров влево, так как это возросшее давление действует не только на дросселирующую конусную головку, но и на уравновешивающий поршень, и эти силовые воздействия уравновешивают друг друга.

Назначение редукционного клапана в системе смазки

Редукционным называют клапан, предназначенный для уменьшения давления в линии отводимой от основной и поддержания этого давления на постоянном уровне.

Редукционные клапаны используют в случае если от одной линии высокого давления питаются один или несколько потребителей, рассчитанных на меньшее рабочее давление, чем основная линия.

Редукционные клапаны, также, применяются для уменьшения или стабилизации давления питания исполнительных механизмов.

Функции редукционного клапана

Редукционные клапаны позволяют реализовать следующие функции:

  • Снижение давления в линии отводимой от основной
  • Поддержание давления на постоянном уровне
  • Ограничение давления (только для трехлинейных клапанов)

Как работает редукционный клапан

Попробуем разобраться, как работают редукционные клапаны.

Рассмотрим подробнее устройство и работу клапанов прямого и непрямого действия.

Редукционный клапан прямого действия

Принципиальная схема редукционного клапана прямого действия показана на рисунке. Рассмотрим основные элементы и принцип работы редукционного клапана.

Давление жидкости на выходе редукционного клапана в линии отводимой от основной называют редуцируемым.

Золотник 1 расположен в корпусе 2, в котором также установлена пружина 3, ее поджатие регулируется винтом 4.

Давление в напорной линии (Рн) подводится к рабочей полости золотника, не оказывая на него силового воздействия, так как площади поясков золотника равны. Осевыми силами, действующими на золотник являются сила пружины и сила, обусловленная давлением на выходе клапана (Рред). Положение золотника будет определяться силой действия пружины и редуцируемым давлением Рред. Настройка давления на выходе редукционного клапана осуществляется винтом, поджимающим пружину.

При увеличении редуцируемого давления (Рред), золотник, под действием этого давления будет смещаться (вверх по схеме), уменьшая площадь проходного сечения S, увеличивая гидравлическое сопротивление. В результате возросших потерь редуцируемое давление снизиться до величины первоначальной настройки.

При уменьшении редуцируемого давления (Рред) золотник под действие усилия пружины переместится вниз, увеличивая проходное сечение. В результате снижения потерь, давление в отводимой линии достигнет величины настройки.

В редукционном клапане прямого действия на золотник с одной стороны воздействует пружина, а с другой — редуцируемое давление. Усилие пружины зависит от степени ее сжатия, то есть от положения золотника, которое, в свою очередь, зависит от расхода на выходе клапана. В связи с этим при увеличении расходе через редукционный клапан прямого действия будет уменьшаться редуцируемое давление.

Эта особенность работы клапанов прямого действия может оказывать существенное влияние на работу клапана при больших величинах расхода. Поэтому для работы при больших расходах используют редукционные клапаны непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Использование редукционных клапанов непрямого действия позволяет уменьшить влияние расхода на давление.

Схема клапана редукционного непрямого действия показана на рисунке.

Жидкость подводится в клапан через отверстие 9, пройдя через зазор между золотником 5 и седлом в корпусе, жидкость поступает в отовдимую линию 10. Давление жидкости в отводимой линии воздействует на нижний торец золотника. Жидкость из отводимой линии, к тому же, через постоянный дроссель 4 подводится к верхнему торцу золотника и к шарику 1, поджатому пружиной 2, усилие поджатия регулируется винтом 6. Линия 7 соединяется со сливом.

Положение золотника 5 определяется соотношением сил давления в отводимой линии (редуцируемого) и давления в камере 8.

Величина давления в камере 8 зависит от настройки пружины 2, то есть величину давления настройки клапан можно регулировать винтом 6.

В случае увеличения давления в линии отводимой от основной выше давления настройки, шарик отодвинется от седла, пропуская часть жидкости на слив. В результате появления расхода через дроссель 4, давление на верхний торец золотника снизится (из-за потерь на дросселе), золотник под действием редуцируемого давления переместится вверх, уменьшая проходное сечение, что вызовет снижение редуцируемого давления до величины настройки.

Как изображается редукционный клапан на гидросхемах

На гидравлических схемах редукционный клапан показывают в виде квадрата со стрелкой, указывающей направление жидкости, также на схеме показана регулируемая пружина и управление с линии выхода (пунктиром). Пример обозначения редукционного клапана показан на следующем рисунке.

Чем редукционный клапан отличается от предохранительного

Редукционные и предохранительные клапаны позволяют регулировать давление, некоторые модели этих устройств производятся в корпусах схожей формы, они регулируется с помощью винта, регулирующего поджатие пружины, их гидравлические схемы состоят из похожих элементов. По этим причинам эти клапаны можно перепутать. Хотя различий у редукционных и предохранительных клапанах гораздо больше, они различаются как по конструкции, принципу действия и назначению.

Пожалуй главным различием является то, что предохранительный клапан управляется давлением на входе (из линии Р), а на золотник редукционного клапана управляющее воздействие оказывает давление на выходе клапана (из линии А). Это отражено и на гидравлической схеме клапана, пунктирная линия управления на схеме редукционного клапана подведена к выходу, а на схеме предохранительного — ко входу.

Функции этих клапанов также различны, клапан предохранительный защищает гидравлическую систему от чрезмерно высоко давления, клапан редукционный снижает давление в линии отводимой от основной и поддерживает давление в этой линии на постоянном уровне.

Для смазки подшипников скольжения распредвала и коленвала моторное масло должно подводиться к ним под давлением. Иначе срок службы этих деталей сократится до нескольких минут. Но избыточное давление также нежелательно – оно может стать причиной потери смазочного материала. В автомобильных двигателях необходимая его величина обычно поддерживается за счёт сбрасывания избыточного масла из магистрали высокого давления, которое осуществляет редукционный клапан масляного насоса.

Для чего нужен редукционный клапан

Производительность масляного насоса напрямую зависит от частоты вращения коленчатого вала. Она рассчитывается таким образом, чтобы необходимое количество смазки подавалось к деталям уже при прокрутке маховика стартером и в режиме холостого хода. Таким образом, минимальная подача смазки насосом закладывается конструктивно.

При увеличении оборотов двигателя неизбежно должно увеличиться и давление масла. Чтобы его ограничить, можно пойти тремя путями:

  1. Обеспечить независящий от числа оборотов двигателя привод масляного насоса, например, от электродвигателя.
  2. Предусмотреть регулировку производительности насоса за счёт возможности изменения геометрии нагнетательной камеры.
  3. Направить часть нагнетаемого масла либо обратно в картер, либо во всасывающую камеру.

Масляный насос автомобиля

Первые два варианта предполагают значительное усложнение конструкции системы смазки. Предпочтительнее же использовать третий вариант. Достаточно установить в масляный насос перепускной клапан, открывающийся под давлением масла в том случае, когда оно превышает некоторую заданную величину. Избыток смазки при этом или стекает обратно в картер или подаётся назад, к шестерням насоса.

Где он находится

Как правило, клапан расположен внутри корпуса насоса и представляет собой дополнительный канал, который открывается при определённом давлении. Насосы, шестерни которых расположены одна внутри другой, выполняют также роль передней крышки двигателя. Благодаря чему появляется возможность обеспечить доступ к клапану без излишних разборочных работ. Достаточно лишь выкрутить резьбовую пробку, обычно служащую опорой пружины. Иногда, впрочем, пробка выполнена в едином изделии с корпусом клапана. Это позволяет снять его целиком – для замены или очистки.

Доступ к редукционному клапану масляного насоса с наружным зацеплением шестерен открывается лишь после снятия масляного картера.

Масляный насос VW Caravella

Конструкция и принцип работы редукционного клапана

На рисунке представляется схема работы простейшего редукционного клапана:


Когда давление масла превысит некоторое пороговое значение, шарик 2 воздействует на пружину 3 и она сжимается, благодаря чему открывается дополнительный канал. Масло, таким образом, частично отводится от основной магистрали.

Количество смазки, подающейся к деталям, зависит от сечения канала и от усилия, с которым пружина воздействует на шарик. Таким образом, давление поддерживается автоматически – чем выше обороты двигателя, тем больше масла идёт «на сброс». В условиях низких температур, когда увеличивается вязкость смазочного материала, редукционный клапан может открыться при работе мотора на холостом ходу, предотвращая, таким образом, выдавливание масла через сальники.

Сходным образом работает редукционный клапан, в котором шарик заменяется на стаканчик:


Такая форма запирающего элемента имеет то преимущество, что позволяет более точно изменять сечение масляного канала, «подстраивая» количество подаваемой смазки в зависимости от режима работы двигателя.

Возможные неисправности

Как уже говорилось выше, основное назначение редукционного клапана – открывать дополнительный масляный канал, предотвращая образование избыточного давления в системе смазки. Но клапан должен не только открывать, но и надёжно перекрывать этот канал – в противном случае при низких оборотах двигателя есть риск возникновения «масляного голодания». Как правило, это вызывается недостаточно плотным прилеганием запирающего элемента (шарика или стаканчика) к седлу.

Причинами этого могут быть:

  1. Потеря упругости пружины.
  2. Нарушение формы седла клапана, царапины и сколы на прилегающих поверхностях.
  3. Посторонние предметы (продукты износа шестерен насоса).

Измерением давления в системе смазки манометром выявить нарушение работы клапана практически невозможно. Его потеря может быть вызвана износом шестерен насоса и увеличенными зазорами в подшипниках скольжения распредвала или коленвала.

Наиболее эффективным способом проверки редукционного клапана и самого масляного насоса является испытание узла на специальном стенде.

Тем не менее, при простом осмотре можно выявить дефекты, которые могут отрицательно сказываться на его работе. Это глубокие задиры и царапины на шарике (стаканчике), грязь в канале. Также вполне возможно оценить состояние пружины. Для этого потребуется измерение её длины в свободном состоянии и при приложении определённого усилия. Как правило, такая информация есть в руководстве по ремонту автомобиля.

Ремонт

Восстановление работы клапана сводится к его очистке и замене деталей. Если запорный элемент выполнен в виде стаканчика, то особое внимание следует уделить состоянию фаски на его торце. Даже небольшие царапины на ней станут причиной потери давления. Иногда автовладельцы притирают стакан к седлу, используя притирочную пасту:

Восстановить работу клапана можно путем его очистки

Боковые стенки стаканчика служат лишь для точной установки рабочей фаски в седле. Поэтому небольшие царапины на них не отразятся на работоспособности клапана. Достаточно того, чтобы стаканчик свободно перемещался в канале.

При ремонте клапана всегда следует помнить о том, что на фактической производительности масляного насоса его состояние не сказывается никак. Поэтому дефектовку и ремонт узла необходимо производить комплексно – начиная с оценки состояния шестерен.

Назначение системы смазки

Детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов перемещаются относительно друг друга. Этому перемещению препятствует сила трения, величина которой зависит от относительной скорости перемещения, удельного давления деталей одной на другую и от точности обработки трущихся поверхностей. Для преодоления сил трения бесполезно затрачивается мощность двигателя. Помимо этого, трение деталей вызывает их нагрев. При чрезмерном нагреве зазоры между деталями уменьшатся настолько, что деталь перестанет перемещаться, т.е. заклинится.

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения трения является ввод слоя смазки между трущимися поверхностями. Смазка, прилипая к поверхности, создает на ней прочную пленку, которая, разделяя детали, заменяет сухое трение между ними трением частиц смазки между собой. Так как в работающем двигателе масло беспрерывно циркулирует, оно одновременно охлаждает трущиеся детали и уносит твердые частицы, образовавшиеся в результате их износа. Помимо того, детали, смазываемые маслом, меньше подвержены действию коррозии, а зазоры между ними значительно уплотняются.

На современные системы смазки, кроме вышеперечисленных, возлагаются еще и управляющие функции. Моторное масло работает в гидрокомпенсаторах тепловых зазоров клапанов, гидронатяжителях привода ГРМ, системах регулирования фаз газораспределения.

Подача масла к трущимся поверхностям должна быть бесперебойной. При недостаточной подаче масла теряется мощность двигателя, повышается износ деталей и в результате их нагрева возможно выплавление подшипников, заклинивание поршней и остановка двигателя. Избыточная подача масла приводит к проникновению его в камеру сгорания, что увеличивает отложение нагара и ухудшает условия работы свечей зажигания.

Принцип работы

Так как отдельные детали двигателя работают в неодинаковых условиях, то смазка их также должна быть неодинакова. К наиболее нагруженным деталям масло подается под давлением, а к менее нагруженным – самотеком или разбрызгиванием. Системы, в которых смазка деталей производится разными способами, называются комбинированными.

При работе двигателя масляный насос обеспечивает непрерывную циркуляцию масла по системе. Под давлением оно поступает в масляный фильтр, а далее к коренным и шатунным подшипникам коленвала, поршневым пальцам, опорам и кулачкам распредвала, оси коромысел привода клапанов. В зависимости от конструкции мотора масло подается под давлением к валу турбокомпрессора, на внутреннюю поверхность поршней для их охлаждения, в гидротолкатели клапанов и исполнительные механизмы систем фазовращения.

На поверхности цилиндров масло попадает путем разбрызгивания через отверстия в нижней головке шатуна или форсунки в нижней части блока цилиндров. Попадая на стенки цилиндров, оно снижает трение при движении поршня и обеспечивает свободу перемещения компрессионных и маслосъемных колец.

Со смазанных под давлением деталей капли масла падают в поддон. Попадая на вращающиеся части кривошипно-шатунного механизма, они разбрызгиваются, создавая в картере так называемый масляный туман. Оседая на деталях двигателя, он обеспечивает их смазку. Осажденное масло затем стекает в поддон картера, и цикл повторяется вновь.

Устройство системы смазки

Система смазки двигателя включает в себя поддон картера с пробкой слива масла, масляный насос с редукционным клапаном, маслоприемник с сетчатым фильтром, масляный фильтр с предохранительным и перепускным клапанами, систему масляных каналов в блоке цилиндров, головке цилиндров, коленчатом и распределительном валах, датчик давления масла с контрольной лампой и маслозаливную горловину. В некоторых двигателях в систему смазки включен масляный радиатор.

Поддон картера представляет собой резервуар для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, на котором нанесены метки максимально и минимально возможного уровня. Из поддона масло поступает через маслоприемник с сетчатым фильтром к масляному насосу. Маслоприемник может быть неподвижным или плавающего типа. Емкость системы смазки легкового автомобиля, в зависимости от объема и типа двигателя, может составлять от 3,5 до 7,5 литров. Причем указываемая в инструкции емкость имеет два значения — одно относится непосредственно к системе смазки двигателя, а второе указывает на необходимое количество масла с учетом емкости масляного фильтра.

Читайте также:  Как правильно подобрать стабилизатор напряжения

Внешними признаками неисправности системы смазки являются пониженное или повышенное давление масла в системе и ухудшение качества масла вследствие загрязнения.

Понижение давления возможно в результате недостаточного уровня масла, разжижения его, подтекания через неплотности в соединениях, загрязнения сетчатого фильтра маслоприемника, износа деталей масляного насоса, заедания редукционного клапана в открытом положении и вследствие износа подшипников коленчатого и распределительного валов.

Проверять уровень масла следует на прогретом двигателе, но не сразу после его остановки, а через 3-5 минут с тем, чтобы масло успело стечь. Если уровень ниже нормы, необходимо долить масло в поддон картера, предварительно выявив и устранив причину. Внешним осмотром выявляются течи масла из-под крышки привода распределительного вала, крышки клапанного механизма, блока цилиндров, масляного фильтра, а также из пробки заливной горловины, через штуцер датчика давления масла, из-под крышки маслоотделителя системы вентиляции картера и через уплотнитель маслоизмерительного щупа. Уровень масла может падать вследствие износа сальников стержней клапанов, износа и закоксовывания поршневых колец или их поломки, износа поршней и их канавок, износа цилиндров двигателя, износа стержней клапанов и их направляющих втулок, а также закоксовывания прорезей маслосъемных колец или заполнение их масляными отложениями. Эти неисправности приводят к повышенному расходу масла и, соответственно, падению давления в системе.

Повышение давления в системе смазки возможно вследствие применения масла с повышенной вязкостью, заедания редукционного клапана в закрытом положении и засорения маслопроводов.

Так как коленвал совершает вращательное движение, то под действием центробежных сил на стенках его масляных каналов откладываются продукты износа двигателя. Со временем проходное сечение этих каналов уменьшается настолько, что шатунный подшипник начинает испытывать масляное голодание. Усиленному загрязнению каналов способствует применение некачественного или не соответствующего двигателю масла, регулярная эксплуатации мотора в интенсивных режимах и несвоевременная замена масла.

Каналы подвода масла к гидрокомпенсаторам со временем также могут закоксовываться, и тогда гидрокомпенсатор перестает работать. Если его заклинит при открытом клапане, это приведет к выбиванию клапана поршнем. При этом разрушается сам гидрокомпенсатор и возможны повреждения распредвала, поршней, шатунов и появление трещин в головке блока цилиндров. Вероятны масляные проблемы и с гидронатяжителями, обеспечивающими натяжку ремней и цепей привода распредвалов. Их каналы также забиваются, что может стать причиной поломки ГРМ и разрушения головки блока цилиндров. При наличии в ГРМ механизма изменения фаз газораспределения грязь может спровоцировать отказ или нарушение его работы.

При эксплуатации автомобиля возможны случаи, когда может быть неисправен указатель давления масла. Для проверки правильности действия указателя давления вместо датчика ввертывают штуцер контрольного манометра и, сравнивая показания с проверяемым прибором, судят о его работе.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о