Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны предохраняют гидросистемы от перегрузок. Состоят из корпуса, запорного элемента и пружины. Запорные элементы выполняют в виде шарика, конуса, плунжера и т. п.

В гидросистемах зерноуборочных комбайнов СК-3, СК-4, СКД-5 и их модификациях и самоходных шасси СШ-75 применяют клапаны шарикового типа прямого действия, а в гидросистемах комбайнов «Нива» и «Колос» — клапаны непрямого действия, состоящие из плунжерного и вспомогательного шарикового клапанов. На запорный элемент клапана с одной стороны действует давление жидкости, с другой — сила, создаваемая пружиной. Если давление жидкости на запорный элемент невелико, то он под действием пружины плотно прижимается к гнезду или перекрывает проходной канал. Как только давление в гидросистеме возрастает до максимально допустимого, сила, действующая на запорный элемент со стороны давления жидкости, становится больше, чем усилие пружины, и запорный элемент клапана отрывается от гнезда, и масло через образующуюся щель направляется в магистраль слива.

Шариковые предохранительные клапаны непосредственного действия 34-9-15Е и 34-9-16Д устанавливают между сливной и нагнетательной магистралями трубопроводов гидросистемы. Для этого корпус клапана, отлитый из ковкого чугуна, имеет две пары противоположно направленных штуцеров со сквозными каналами (рис. 106). Верхними штуцерами клапан устанавливают в сливную магистраль, нижними — в нагнетательную. В клапанах, устанавливаемых на комбайнах первых выпусков, центральный канал корпуса внизу имеет отверстие, кромка которого служит посадочным пояском для шарика 8 (рис. 106, а). Усилие пружины 6, передаваемое на шарик через стакан 7, регулируют гайкой 5, которую контрят контргайкой 4. Гайка и контргайка имеют одинаковые квадратные отверстия (рис. 106, б) или гайка 15 (рис. 106, в) сделана с квадратным отверстием, а контргайка 14 — с шестигранным. Сверху в центральный канал ввернута заглушка 1 с медной уплотнительной прокладкой 2.

Герметичность предохранительного клапана обеспечивает посадка шарика в его гнездо. Для этого шарик и медную проставку вставляют в корпус и легкими ударами по последней образуют в гнезде корпуса клапана непрерывный посадочный поясок шириной 0,2—0,8 мм.

В 1959 г. на комбайнах устанавливали клапаны с пружинным гасителем вибрации (рис. 106, г). В стакане 17 сделано два выреза, в которые входят усики специальной пружины 16. Трение, создающееся усилиями усиков пружины, гасит вибрации шарика, и клапан работает без шума. Недостатком таких клапанов являются технологические затруднения изготовления специальной пружины. Если пружина недокалена, то при работе на ней появляются остаточные деформации, которые уменьшают усилие трения, и клапан работает с вибрацией. Когда же пружина перекалена, то при монтаже или в процессе работы отламываются усики, и клапан начинает вибрировать.

С июня 1960 г. в гидросистемах комбайнов устанавливают клапан, в котором поток масла свободно проходит через пространство между стенкой клапана и пружиной (рис. 106, е). В этом клапане гайка имеет четыре отверстия диаметром 6 мм для свободного прохода масла в сливной канал, а для упора пружины предусмотрены грибок и центрирующий стержень. Вместо стакана введена тарелочка 25, центрирующая пружину с шариком.

Предохранительные клапаны шарикового типа непосредственного действия

Рис. 106. Предохранительные клапаны шарикового типа непосредственного действия:

а, б и в — с направляющим стаканом для шарика; г — с пружинным гасителем колебаний; д — с плунжерным гасителем колебаний; е, ж — с потоком жидкости между пружиной и корпусом; з — с наружной регулировкой и запрессованным гнездом; и — с ввертным гнездом; 1 — заглушка; 2 — медная прокладка; 3 и 37 — корпуса; 4, 10, 14, 18, 23 и 29 — контргайки; 5, 11 и 15 — гайки; 6, 16 и 34 — пружины; 7 и 17 — стаканы; 8 и 36 — шарики; 9 — специальный ключ с квадратными головками разной длины; 12 — внутренний ключ с квадратной головкой; 13 и 27 — внешние шестигранные ключи; 19 и 30 — направляющие; 20 — дроссельное отверстие; 21 — внутренняя полость в направляющей; 22 —плунжер; 24 — регулировочная гайка; 25 и 35 — тарелочки; 26 — внутренний ключ с отверткой; 28 — регулировочный винт; 31 и 32 — резиновые уплотнительные кольца; 33 — шпиндель; 38 и 39 — гнезда.

На комбайнах СК-4, «Сибиряк» и их модификациях устанавливают клапаны с наружной регулировкой, которые можно регулировать без их разборки. В корпусе 37 (рис. 106, к) клапана ввернута направляющая 30, внутри которой размещена головка шпинделя 33, имеющая канавку под резиновое уплотнительное кольцо 31. На стержне шпинделя имеется грибок для упора пружины. Для уплотнения направляющей с корпусом применено резиновое уплотнительное кольцо 32.

Положение шпинделя регулируют с помощью винта 28, ввернутого в направляющую и закрепленного контргайкой 29. Для регулировки используют отвертку.

Одновременно с введением наружной регулировки с целью повышения эксплуатационной надежности клапанов введены стальные каленые гнезда под шарики. Гнезда выполняют в двух конструктивных исполнениях: вворачиваемыми в корпус клапана (рис. 106, и) и запрессовываемыми в корпус с развальцовкой выступающих в нагнетательный канал концов этого гнезда (рис. 106, з).

Для регулировки предохранительного клапана штуцер нагнетательного отверстия с одной стороны заглушают, а с другой — подсоединяют маслопровод от насоса. В нагнетательной магистрали устанавливают манометр. Сливное отверстие клапана соединяется с гидробаком.

Для регулировки других клапанов (рис. 106, б) применяют специальный ключ 9, имеющий с обеих сторон квадратные головки разной длины. Для закручивания или откручивания контргайки 10 в ее отверстие вставляют ключ с короткой квадратной головкой (длина 5 мм), а для регулировки натяжения пружины вставляют ключ с длинной головкой (длина 10 мм), которая одновременно входит в квадратные отверстия контргайки и гайки 11.

Завертывая или отвертывая гайку, регулируют усилие сжатия пружины до тех пор, пока манометр, установленный в нагнетательной магистрали, не покажет требуемое давление регулировки.

Клапаны, показанные на рисунке 106, в, г, д, е, ж, регулируют с помощью двойного ключа. Внутренним ключом 12 или 26, имеющим квадратную головку или отвертку, регулируют гайку клапана, а внешним шестигранным ключом 13 или 27 завертывают контргайку. Шестигранный ключ поворачивают рожковым ключом.

Клапаны, изображенные на рисунке 106, з, и, регулируют ввертыванием или вывертыванием регулировочного винта 28 с помощью отвертки без специальных ключей. После регулировки винт контрят контргайкой 29.

Предохранительные клапаны непосредственного действия как для основной гидросистемы, так и для системы гидроусилителя рулевого управления зерноуборочных комбайнов регулируют на давление открытия (при расходе, близком к нулю) на 50 кгс/см2. Герметичность посадки шарика в гнезде проверяют при давлении 35 кгс/см2. Утечки масла при испытательных давлениях не должны превышать 30 капель в минуту (до 2 см3/мин).

Отсутствие потения стенок литого корпуса, а также отсутствие течей в местах уплотнения медной прокладкой проверяют при опрессовывании клапана давлением 75 кгс/см2.

Двухрежимный предохранительный клапан ГА-02020А основной гидросистемы самоходного шасси СШ-75 (см. рис. 86) рассчитан на две ступени максимальных давлений в гидросистеме: 50 и 125 кгс/см2. Клапан состоит из трех основных частей: клапана высокого давления, постоянно включенного в гидросистему; клапана среднего давления, который периодически включают и отключают из гидросистемы, и запорного вентиля, включающего или отключающего клапан среднего давления. Устройство клапанов высокого и среднего давления одинаковое. Все детали клапана унифицированы с деталями клапанов комбайнов СК-4. Размещены оба клапана в общем корпусе 4, отлитом из ковкого чугуна. Корпус имеет два параллельных горизонтальных канала: нагнетательный — соединен с нагнетательной кольцевой расточкой распределителя, и сливной — с нижней сливной камерой распределителя. В нагнетательный канал масло поступает от насоса через ввернутый в корпус штуцер 20. Для крепления клапана к распределителю на корпусе первого отлиты два фланца. Отверстия, запираемые шариками, у клапана среднего давления имеют диаметр 8 мм, у клапана высокого давления — 6 мм. Площадь давления на шарик клапана высокого давления со стороны нагнетательного канала в 1,8 раза меньше, чем шарик среднего давления, а величина давления регулировки клапана высокого давления в 2,5 раза больше, чем клапана среднего давления. Пружины у обоих клапанов одинаковые, но при регулировке клапана высокого давления она сжимается на 28—30% больше, чем у клапана среднего давления.

Сверху соосно с клапаном среднего давления в корпус ввернут шпиндель 1, с помощью которого предшариковое отверстие соединяют или разъединяют с нагнетательным каналом. Когда вентиль открыт, в системе работает клапан среднего давления, если вентиль закрыт, то клапан среднего давления отключен и в системе работает клапан высокого давления. Герметичность посадки шарика в гнездах корпуса обеспечена, как и на комбайнах СК-4, в результате образования непрерывных посадочных поясков шириной 0,2—0,5 мм.

Клапан высокого давления без распределителя регулируют при ввернутом до отказа шпинделе 1 на давление открытия 125+-5 кгс/см2. Для этого масло подводят в верхний нагнетательный канал через штуцер 20, предварительно заглушив его с торца. После регулировки давления открытия проверяют герметичность посадки шарика в гнезде при давлении 100 кгс/см2. При этом давлении утечки масла между шариком и его гнездом не должны превышать 30 капель в минуту. После регулировки клапана высокого давления регулируют клапан среднего давления (при вывернутом шпинделе) на давление открытия 50 кгс/см2 и проверяют на герметичность при давлении 35 кгс/см2. При этом утечки масла между шариками и их гнездами не должны превышать 30 капель в минуту.

Двухрежимные предохранительные клапаны выпускали как с наружной регулировкой, так и с внутренней.

Предохранительный клапан непрямого действия ГА-33000А зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос» (рис. 107) внутри корпуса 12 имеет два вертикальных отверстия. В сквозном отверстии размещен основной переливной клапан, состоящий из плунжера 10 и пружины 11. Подпружиненный плунжер упирается во втулку 9. Усилие сжатия пружины 11 не регулируют. В глухом вертикальном отверстии помещен вспомогательный клапан, состоящий из пружины 8, тарелочки 7, шарика 6 и шпинделя 1. Крышка 3 прикреплена к корпусу четырьмя болтами с пружинными шайбами. Корпус 12 отлит из высокопрочного чугуна. Отверстия под плунжер в корпусе и наружная поверхность плунжера выполнены с чистотой 0,32 (V9). Овальность и конусность отверстия и поверхности плунжера не более 0,006 мм.

Предохранительный клапан непрямого действия и схема его работы

Рис. 107. Предохранительный клапан непрямого действия и схема его работы:

а — устройство клапана; б — схема работы; 1 — шпиндель; 2, 4, 5 и 13 — резиновые уплотнительные кольца; 3 — крышка; 6 — шарик; 7 — тарелочка; 8 и 11— пружины; 9 — втулка; 10 — плунжер; 12 — корпус; 14, 15, 16, 17 и 18 — отверстия, каналы и полости.

Шпиндель имеет осевое отверстие, наружная кромка которого служит посадочным пояском для шарика 6. С этим отверстием соединены два пересекающихся радиальных отверстия, по которым жидкость поступает к шарику предохранительного клапана.

При давлении в гидросистеме, меньшем настройки предохранительного клапана (рис. 107, б), шарик 6 прижат к своему гнезду пружиной 8. Давление в последроссельной полости 18 и канале 16, соединенных дроссельным отверстием 15, одинаковое, и пружина 11 удерживает гидравлически уравновешенный плунжер 10 в крайнем нижнем положении. Нагнетательный 16 и сливной канал 17 разъединены. При повышении давления в гидросистеме возрастает давление в полости 18. Как только давление перед шариком 6 станет больше настройки предохранительного клапана, шарик отрывается от гнезда, и масло из полости 18 через зазор между шариком 6 и его гнездом и через отверстие 14 сливается в магистраль 17, а затем в гидробак. В полость 18 приток масла ограничен дроссельным отверстием 15. Давление масла при прохождении его через это отверстие понижается. В последроссельной полости 18 оно становится меньше, чем в нагнетательном канале 16. Разность давления на плунжер 10 со стороны канала 16 и полости 18 поднимает плунжер вверх, соединяя нагнетательный канал со сливным каналом 17 (рис. 107, б). Это приводит к ограничению давления в гидросистеме.

При снижении давления в гидросистеме ниже настройки предохранительного клапана шарик 6 под действием пружины 8 поднимается и садится в гнездо. Перетекание масла из полости 18 через шариковый клапан прекращается. Давление в полости 18 выравнивается с давлением в канале 16, и поршень под действием пружины 11 опускается, разъединяя нагнетательный канал со сливом.

При работе клапанов шарикового типа непосредственного действия давление жидкости зависит от ее расхода. Так, в клапанах, применяемых на комбайнах СК-4, при регулировке их на давление открытия 50 кгс/см2 при расходе 45 л/мин давление возрастает до 70 кгс/см2 и более.

В клапанах с серводействием при увеличении расхода давление возрастает очень мало. Это объясняется тем, что давление, ограничиваемое такими клапанами, зависит от настройки вспомогательного клапана, к которому через дроссельное отверстие подается сравнительно малый расход.

При сборке предохранительных клапанов серводействия руководствуются размерными группами плунжера и корпуса, при этом плунжер должен плотно входить в отверстие корпуса и при наличии смазки перемещаться в нем под собственным весом или при легком нажатии руки. Рекомендуемый зазор между плунжером и корпусом 0,006—0,018 мм. Шарик 6 сажают в гнездо шпинделя 1 с образованием непрерывного посадочного пояска шириной 0,3 мм и проверяют на герметичность соединения плунжер — корпус и герметичность уплотнений. Регулируют клапан на давление открытия 63 кгс/см2, подводя масло со стороны канала 16, при этом канал 17 соединяют со сливом. Герметичность соединения плунжер—корпус проверяют при подаче давления 40 кгс/см2 в канал 16. Утечки масла из канала 17 не должны превышать 100 см3/мин. Герметичность уплотнений проверяют при давлении 100 кгс/см2 и заглушённом отверстии канала 17. Течи или потения масла в местах уплотнений не допускаются. Каждое испытание длится не менее 2 мин. Для испытания применяют масла Дп-11 и ДС-11 при температуре 50°С. Если герметичность клапанов испытывают при других температурах, то подбирают такое масло, чтобы его вязкость при температурах испытания соответствовала вязкости масла Дп-11 или ДС-11 при температуре 50°С.