Файл: Вуколов В.М. Детали из пластмасс в пневмогидравлических системах.pdf

вчетырех местах торца втулки 7 со стороны входа шайбы 13. Винт 11 через шарик 12 и шайбу 13 давит на клапан 2, который садится на седло корпуса и производит запирание магистрали. Клапан 2 в своей верхней части уплотняется резиновой манже­ той 3. Во избежание отвинчивания втулка 7 контрится контр­ гайкой 6. При открывании вентиля пружина 1 возвращает клапан

вверхнее положение.

Каппаратуре для регулирования давления относятся предо­ хранительные, переливные и редукционные устройства. Предо­ хранительные клапаны предотвращают повышение давления сверх допустимой величины и являются ответственными элементами пневмогидравлических систем. От них зависит исправность и целостность указанных систем. Поэтому одним из основных требований, предъявляемых к предохранительным клапанам, является безотказность и надежность их в работе. Кроме того, важно, чтобы клапан быстро срабатывал и был динамически устойчив. Давление срабатывания клапана независимо от расхода рабочей среды должно быть стабильным, а сопротивление при этом возможно малым.

По принципу действия предохранительные клапаны бывают прямого действия и с серводействием.

По конструкции клапаны бывают нерегулируемые, давление срабатывания которых настраивается заранее при сборке, и регу­ лируемые (шариковые, золотниковые и клапанные), давление срабатывания которых можно изменить в процессе работы. Пре­ дохранительное устройство клапанного типа прямого действия изображено на рис. 2. В корпусе 10 смонтирован основной клапан.

Исходное закрытое положение клапана определяется поло­ жением регулировочного колпака, к которому клапан 12 через втулку И и упор 9 прижимается пружиной 8. Предохранитель­ ный клапан подключается к рабочей магистрали через штуцер 6. Регулировка давления срабатывания предохранительного кла­ пана осуществляется изменением поджатия пружины 8 с помощью колпачка 7. Если давление рабочей среды в системе не превышает допустимой величины, то клапан 12 под действием пружины находится в крайнем верхнем положении и перекрывает седло клапана. Как только давление среды в полости А превысит до­ пускаемую величину, клапан 12, преодолевая усилие пружины, откроется и обеспечит перепуск среды из полости А в атмосферу. При этом давление в полости А падает, и клапан под действием

пружины возвращается в исходное положение, разобщая рабочую полость с атмосферой. На этом же рисунке изображено редук­ ционное устройство (редуктор).

Принцип работы редуктора заключается в следующем. Газ от системы питания через штуцер 1 и фильтр поступает в полость высокого давления редуктора. При разгруженной регулировочной пружине 5 полость высокого давления редуктора разобщается

10

с полостью рабочего давления металлопластмассовым клапа­ ном 2, который прижат к седлу 13 силой упругости пружины.

При настроенном редукторе воздух проходит через кольцевую

выходной штуцер 3 направляется в систему, работающую на по­ ниженном давлении рабочей среды. В случае работы на установив­ шемся режиме редуктор реагирует на изменения внешних условий следующим образом: при падении давления, т. е. при уменьшении силы сжатого воздуха на узел манжеты, под действием сил упру­ гости регулировочной пружины 5 клапан 2 отжимается влево, а величина кольцевой щели увеличивается до тех пор, пока давле­ ние в полости низкого давления не восстановится до нормального для регулировки; при повышении давления, т. е. при увеличении силы давления сжатого воздуха на узел манжеты, последний пере­ двигается вправо, клапан отжимается пружиной 14 и щель между седлом и клапаном уменьшается. Уменьшение щели приводит к уменьшению притока газа в полость низкого давления, к пони­ жению давления на узел манжеты и, следовательно, к понижению давления в полости низкого давления. Уменьшение щели будет происходить до тех пор, пока силы упругости регулировочной пружины 5 и пружины 14, а также сила давления сжатого воздуха на узел манжеты не придут в равновесие.

Таким образом, из описания работы редуктора и предохрани­ тельного клапана очевидно, что клапанные уплотнители из них должны обладать высокой эрозионной стойкостью и создавать герметичность при минимальном удельном давлении герметиза­ ции. На рис. 3 показан электропневмоклапан (ЭПК). Управление работой ЭПК осуществляется с помощью электромагнита 1 и клапана 2. Газ высокого давления подводится к штуцеру 3 по каналам е и и и заполняет полость Б. Клапан 2 коническим уплот­ нителем прижимается пружиной 8 и давлением среды к седлу и тем самым разобщает полости Б и В с атмосферой. Полость В разобщается с рабочей полостью А металлопластмассовым клапа­ ном 4, который через толкатель 7 прижимается к седлу (влево) пружиной 6 и усилием от давления рабочей среды в полости Б (площадь поперечного сечения полости Б больше площади попереч­ ного сечения полости В). Полости Л и Г через штуцер 5 соеди­ нены с атмосферой. При подаче электрического сигнала на элек­ тромагнит 1 последний с помощью толкателя 9 отжимает клапан 2 вниз, разобщая полости В и Б и соединяя полость Б с атмосфе­ рой. Под действием рабочей среды клапан 4 отжимает пружину 6 и резко перемещается вправо, разобщая полости Л и Г и соеди­ няя полость В с рабочей магистралью А.

Из описания конструкции и работы узлов ЭПК следует, что уплотнители в нем подвержены нагрузкам ударного типа. Работо­ способность уплотнителей при этом оценивается долговечностью при допустимых значениях негерметичности. С ростом утечек

12

узел снимается с изделия. Опыты эксплуатации ЭПК показали, что в условиях нагрузок ударного типа исключительно высокую надежность и долговечность имеют клапаны с полимерными уплотнителями.

В аналогичных условиях работает металлопластмассовый уплотнитель гидропневмоклапана (ГПК), представленного на

рис. 4. Сжатый воздух из системы управления подается к шту­ церу 1. Воздействуя на манжету 3 и шток 2, воздух перемещает шток с толкателем 4 и клапан 7 вправо. При этом рабочая жидкость от штуцера 8 через каналы втулки 6 поступает к штуцеру 5. После сброса управляющего давления воздуха клапан 7 под действием пружины и рабочей среды резко перемещается вправо, и подача рабочей жидкости прекращается. Различные сочетания запорной, регулирующей и защитной арматуры, соединенных трубопроводами, образуют пневмогидравлические системы транс­ портных и других машин.

13

В настоящее время в конструкциях транспортных агрегатов известны несколько видов систем, в которых используется арма­ тура с полимерными уплотнителями. К ним относятся следующие:

—тормозная система,

—система дублирующего запуска двигателя,

—система заправки баллонов воздухом,

—пневмогидравлическая система, предназначенная для бы­ строй дистанционной подачи жидкости.

В качестве иллюстрации возможных вариантов применения

полимерных уплотнителей рассмотрим работу пневмогидравли­ ческой системы, прошедшей всесторонние испытания при темпе­ ратуре от 323 до 223 К в течение многих лет работы.

Для пояснения принципа работы пневмогидравлической си­ стемы в целом, а также взаимодействия элементов арматуры в табл. 2 показаны условные обозначения узлов. Принятые сим­ волы помогают понять динамику рабочих процессов, протекающих при дистанционной подаче жидкости.

Одна из возможных схем пневмогидравлических систем представлегіа на рис. 5. Всесторонние исследования работы этой системы доказали, что при применении полимерных уплотните­ лей надежность системы во много раз увеличилась.

В данной системе все клапанные уплотнители вентилей, уста­ новленных в магистрали с давлением (400-^-350) ІО8 Н/м2 (маги­ страль от баллонов 2 до редуктора 4), были изготовлены из поли­ капролактама (70%) и полиформальдегида (30%). Клапанные уплотнители вентилей воздушной магистрали за редуктором 8 — из полиамида П-68 и капролона; в гидропневмоклапане 3, в обрат­ ных клапанах и вентилях, установленных в гидравлической магистрали, все уплотнители выполнены из фторопласта.

Резьба одних баллонных вентилей уплотнена лентой из фторо­ пластового уплотнительного материала (ФУМа), а других — герметиком УЗОМЭС-5. Около половины всех трубопроводов в магистрали высокого давления соединены с помощью линзовых

14

Т а б л и ц а 2

Условные обозначения гидравлических и пневматических узлов

іб

с помощью линзовых прокладок из фторопласта. Сигнализаторы уровня в емкостях 1 и фильтры-отстойники установлены на фторо­ пластовых прокладках квадратного сечения. Все клапанные уплотнители редукторов и электропневмоклапанов изготовлены из поликапролактама.

Система предназначалась для быстрой перекачки агрессивной жидкости из емкостей 1 в емкость 5 после подачи электрического сигнала на электрообмотки магнитов электропневмоклапанов ЭПК 9 и 7. Сжатый воздух из баллона 2 через систему вентилей поступает к редуктору 4 и редуцируется до давления управления гидропневмоклапаном 3. В исходном положении ЭПК перекры­ вает магистраль от редуктора 4. После подачи электрического сигнала на ЭПК 9 сжатый воздух через вентиль поступает в по­ лость управления гидропневмоклапаном 5 и на редуктор 8. Под действием управляющего давления гидропневмоклапан соединяет гидравлические магистрали емкостей 1 и 5. Кроме того, в редук­ торе 8 сжатый воздух с давлением управления редуцируется до рабочего давления и поступает через предварительно открытые вентили в емкостях 1, где перемещает жидкость из емкостей 1 в емкость 5.

Цикл продолжается до срабатывания сигнализаторов уровня, установленных в емкостях 1, после чего электропитание на ЭПК прекращается, воздух из магистрали управления сбрасывается.