КЛАПАН ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к средствам управления давлением в гидравлических устройствах.
Известен клапан управления давлением в гидравлических устройствах, содержащий корпус с каналом подвода давления питания, каналами слива, выходным каналом регулируемого давления и внутренней расточкой, в которой размещен золотник с возможностью поступательного перемещения с образованием торцовых полостей, к одной из которых подключен канал подвода давления и через управляющий клапан - канал слива, а вторая полость соединена с каналом слива. Возвратный механизм золотника выполнен в виде размещенного в золотнике гидроцилиндра с плунжером, опертым о корпус со стороны второй полости, и поршневой полостью, сообщенной с выходным каналом регулируемого давления (патент Российской Федерации на полезную модель №91610, опубл. 20.02.2010).
В некоторых гидравлических системах, например в системах управления фрикционами планетарных коробок передач, диапазон плавного регулирования в гидроцилиндрах фрикционов составляет 0,5-0,01 от давления питания, после чего требуется обеспечить надежную подачу полного давления питания.
Однако в известной конструкции сложно произвести точное регулирование малых величин давления, т.к. непрерывный интервал регулирования охватывает весь диапазон давлений - от нуля до полного давления питания.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в обеспечении возможности точного регулирования в области малых давлений (0,5-0,01 от давления питания) и затем быстрого увеличения выходного давления до давления питания.
Технический результат достигается тем, что в клапане для управления давлением, содержащем корпус с каналом подвода давления питания, каналами слива, выходным каналом регулируемого давления и внутренней расточкой, в которой размещен золотник с возможностью поступательного перемещения с образованием торцовых полостей, к одной из которых подключен канал подвода давления и через управляющий клапан - канал слива, а вторая полость соединена с каналом слива постоянно, возвратный механизм золотника выполнен в виде гидроцилиндра, размещенного в золотнике, с плунжером, постоянно контактирующим с корпусом клапана со стороны второй полости, и поршневой полостью, сообщенной с выходным каналом регулируемого давления. В плунжере выполнен канал, соединяющий поршневую полость гидроцилиндра со второй полостью, и в нем установлен подпружиненный клапан.
При этом плунжер может быть подпружинен относительно золотника.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен клапан для управления давлением;
на фиг.2 - график зависимости выходного давления от управляющего сигнала.
Клапан (фиг.1) содержит корпус 1 с каналом подвода давления питания 2, каналом слива 3 и выходным каналом регулируемого давления 4. Во внутренней расточке корпуса 1 размещен золотник 5 с образованием торцовых полостей 6 и 7. Полость 6 подключена к каналу подвода давления питания 2 и через управляющий клапан 8 с электромагнитом 9 - к каналу слива 3, а полость 7 соединена с каналом слива. Золотник 5 снабжен возвратным механизмом в виде гидроцилиндра, представляющего собой размещенный со стороны торцовой полости 7 в золотнике 5 плунжер 10. Поршневая полость 11 гидроцилиндра соединена отверстием 12 в золотнике 5 с выходным каналом регулируемого давления 4. Плунжер 10 одним концом оперт о торец корпуса 1, а другим концом контактирует с пружиной сжатия 13, которая в свою очередь опирается на золотник 5. В плунжере имеется канал 14, соединяющий поршневую полость 11 с полостью 7, и в нем установлен обратный клапан 15 с пружиной 16.
Клапан работает следующим образом. При отсутствии тока в обмотке электромагнита 9, клапан 8 свободно сообщает полость 6 с каналом слива 3, и давление в ней близко к давлению слива. В торцовой полости 7 давление также близко к давлению слива. Под действием давления жидкости в поршневой полости 11, сообщенной с выходным каналом 4, и усилия пружины 13 золотник 5 перемещается в крайнее левое положение (фиг.1), соединяя выходной канал 4 с каналом слива 3. Канал подвода давления питания 2 изолирован золотником 5 от выходного канала 4. Давление в гидроцилиндре фрикциона (на фиг.1 не показан) близко к нулю. При подаче тока в обмотку электромагнита 9, на клапан 8 действует усилие, определяемое величиной тока, уменьшается давление жидкости в полость 6, в последней устанавливается давление, пропорциональное созданному электромагнитом 9 усилию. Когда усилие на золотнике 5, создаваемое давлением в полости 6, превысит усилие, создаваемое давлением поступающей жидкости в поршневую полость 11 гидроцилиндра, и усилие, создаваемое пружиной 13, золотник 5 смещается вправо, открывая путь жидкости из канала подвода давления питания 2 в выходной канал 4. Давление в выходном канале 4 через отверстие 12 в золотнике 5 передается в поршневую полость 11 гидроцилиндра. Золотник 5 займет такое положение, при котором усилия, действующие на него справа и слева, уравновесятся. Давление в выходном канале 4 при этом определяется величиной тока электромагнита 9, усилием пружины 13, соотношением площадей левого торца золотника 5 и торца плунжера 10. Поскольку площадь левого торца золотника 5 больше, чем площадь торца плунжера 10, то при определенных соотношениях этих площадей и величине усилия пружины 13 давление в выходном канале 4 будет равным давлению питания. При дальнейшем увеличении тока электромагнита 9 и, соответственно, увеличении давления в полости 6, равновесие сил, действующих на золотник 5, будет нарушено. При достижении определенного давления в выходном канале 4, это давление через канал 12 передается в поршневую полость 11 гидроцилиндра. Обратный клапан, преодолевая усилие пружины 16, открывается, соединив выходной канал 4 с каналом слива 3, а давление в полости 6 продолжает расти дальше. Из-за разности давлений, действующих на торцы, золотник 5 перемещается в крайнее правое положение, обеспечивая надежное соединение выходного канала 4 с каналом подвода давления питания 2 и подачу полного давления питания в гидроцилиндр фрикциона.
График зависимости давления в выходном канале 5 от величины тока электромагнита 9 показан на фиг.2. Характеристика имеет участки - зону нечувствительности OA, участок плавного регулирования давления АВ и участок насыщения ВС, на котором давление в выходном канале 4 не зависит от величины тока электромагнита 9 и равно давлению питания. Протяженность участка АВ определяется соотношением площадей левого торца золотника 5, торца плунжера 12, усилием пружины 13, площадью отверстия 14 и усилием пружины 10. По мере увеличения силы тока в точке А начинает расти давление (зависит от усилия пружины 13 и сопротивления движению золотника 5), далее давление увеличивается и в точке В открывается клапан 15 (зависит от площади сечения отверстия 14 и усилия пружины 16), давление в полости 11 перестает расти, а в полости 6 продолжает расти до точки С, то есть до давления питания.