Для чего нужен пилотный клапан?
Пилотом называют не только летчика, но и устройство, управляющее другим.
В гидравлических и пневматических системах аппарат, предназначенный для управления другим клапаном называют пилотным, чаще всего применяются пилотные клапаны и распределители. А наиболее известным устройством — пилотом является электрический удлинитель с кнопкой, который позволяет управлять питанием других устройств.
Пилотный клапан
Усилие действующие на запорно-регулирующий элемент клапана, обычно пропорционально площади проходного сечения клапана.
В клапанах с большим проходным сечением для перемещения или удержания запорно-регулирующего элемента клапана могут потребоваться значительные усилия.
Устройства с пилотными клапанами целесообразно использовать в системах с большим расходом рабочей среды, при этом используется пилот, который значительно меньше основного клапана. Проходное сечение пилотного клапана значительно меньше проходного сечения основного клапана, для управления запорно-регулирующим элементом пилота потребуется небольшое усилие. Пилот позволяет управлять потоком рабочей среды (воздуха в пневмоприводе, масла в гидроприводе). Поток будет воздействовать на запорно-регулирующий элемент основного клапана и заставлять его перемещаться.
Пилот используется в редукционных и предохранительных клапанах непрямого действия.
Пилотный распределитель
Пилотный распределитель используется в многокаскадных распределителях, сервоклапанах. Как и клапан пилотный распределитель имеет меньшие размеры по сравнению с аппаратами, которыми он управляет. Пилотный распределитель позволяет направлять поток жидкости для управления золотниками распределителей последующих каскадов. Такая схема позволяет управлять большими потоками рабочей среды при малом управляющем воздействии.
В сервоклапанах в качестве пилотного часто применяются специальные распределители со струйной трубкой или сопло-заслонка. Которое обеспечивают регулирование, пропорциональное входному сигналу.
Источник
Гидрорули
Эти рулевые системы нашли наиболее широкое применение на самоходных строительных, дорожных, сельскохозяйственных машинах и пневмоколесных тракторах.
Основным параметром гидроруля является значение рабочего объема подаваемой рабочей жидкости в гидроцилиндр за один оборот вала гидроруля.
Этим параметром, в основном, определяется выбор гидроруля для самоходной машины, так как от величины подаваемого объема зависит поток рабочей жидкости, поступающий в исполнительные гидроцилиндры, и полное число оборотов рулевого колеса, необходимое для поворота управляемых колес из одного крайнего положения в другое.
Гидрорули для самоходных машин небольшой мощности выполняются в виде моноблочной конструкции, состоящей из распределительного и дозирующего устройств, связанных между собой и с валом гидроруля дифференциальным механизмом. Золотник распределительного устройства вращательного или вращательно-поступательного действия совершает в процессе поворота вала гидроруля равное ему угловое перемещение. Дозирующее устройство выполняется в виде планетарного гидромотора обратной связи, подключаемого распределительным устройством в гидролинию исполнительного гидроцилиндра. Это позволяет следящей по объему рулевой системе контролировать объем рабочей жидкости, поступающей к исполнительному гидроцилиндру. При этом обеспечивается пропорциональность дозируемого объема рабочей жидкости угловому перемещению вала гидроруля.
Для машин большой мощности применяются рулевые механизмы, состоящие из трех блоков — гидроруля, называемого блоком управления, усилителя потока и приоритетного клапана, также объединенных понятием гидроруль и связанных между собой, с источником питания, баком и исполнительными гидроцилиндрами только гидролиниями.
Функциональное назначение усилителя потока — пропорциональное увеличение потока, поступающего от блока управления к исполнительным гидроцилиндрам.
Функциональное назначение приоритетного клапана — совместное питание рабочего оборудования и рулевой системы от общего насоса с преимущественным действием последней, а также ограничение предельного давления в ней.
Такая конструкция рулевого механизма позволяет при небольших габаритах и массе унифицированного агрегата (блока управления) реализовать значительную мощность рулевой системы.
Конструктивные особенности унифицированных гидрорулей дают возможность применять их единую конструкцию практически на всех колесных машинах, имеющих максимальную скорость движения не свыше 60 км/час.
Ограничение скорости машин при использовании гидроруля, не имеющего механической связи с управляемыми колесами, определяется требованиями безопасности движения.
Современные гидрорули выпускают в различных исполнениях:
— «Открытый центр, без реакции»;
— «Открытый центр, с реакцией»;
— «Закрытый центр, без реакции»;
— гидроруль «С LS-каналом».
На рис. 3. приведены принципиальнные схемы гидрорулей (на схеме клапаны не показаны).
В исполнении «Открытый центр, без реакции» в нейтральной позиции руля обеспечивается соединение напорной гидролинии со сливной, а цилиндровые гидролинии при этом заперты.
В исполнении «Открытый центр, с реакцией» в нейтральной позиции руля обеспечивается соединение напорной гидролинии со сливной и цилиндровых гидролиний с гидролиниями гидромотора обратной связи.
В исполнении «Закрытый центр, без реакции» в нейтральной позиции руля напорная и сливная гидролинии заперты (насос работает на клапан), цилиндровые гидролинии также заперты.
Рис.3. Принципиальнные схемы гидрорулей (на схемах клапаны не показаны):
Источник
Приоритетный клапан в гидравлике
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к рулевым системам транспортных средств. Известен приоритетный клапан рулевого механизма, состоящий из корпуса с размещенным в нем подпружиненным распределительным золотником непрерывного действия, имеющим подводы от напорной линии, линии питания рабочего оборудования, линии питания гидроруля, линии управления, связанной с торцевой полостью золотника со стороны пружины, а сам золотник имеет две рабочих кромки, первая из которых связывает напорный подвод с подводом линии питания рабочего оборудования, а вторая кромка связывает линию управления с подводом линии питания гидроруля [1].
Недостатком известного приоритетного клапана является его большой габаритный размер, усложняющий встраиванию клапана в гидроагрегаты.
Задачей изобретения является устранение отмеченного недостатка. Поставленная задача решается тем, что рабочие кромки выполнены на наружных торцевых поверхностях золотника, а между первой и второй рабочими кромками установлен дроссель.
На рис. 1, 2 и 3 представлено конструктивное исполнение приоритетного клапана и положение золотника при отсутствии потока в напорной линии (рис. 1), при его наличии (рис. 2) и при высоком давлении в линии питания рабочего оборудования (рис. 3). Также дана схема рулевого механизма в составе приоритетного клапана 1, гидроруля 2 и исполнительного гидроцилиндра 3. На схеме представлены напорная линия 4, линия питания рабочего оборудования 5, линия питания 6 гидроруля 2, линия управления 7 золотником и сливная линия 8 гидроруля.
Приоритетный клапан содержит корпус 9 с размещенным в нем золотником 10 с пружинной 11 и дросселем 12. На наружных поверхностях золотника выполнены первая 13 и вторая 14 рабочие кромки.
Приоритетный клапан работает следующим образом.
При отсутствии питания (рис. 1) в напорной линии 4 золотник 10 находится в правом крайнем (по чертежу) положении. При этом первая рабочая кромка 13 отсоединяет напорную линию 4 от линии питания 5 рабочего оборудования, а вторая рабочая кромка 14 соединяет линию управления 7 золотником с линией питания 6 гидроруля.
При подаче питания (рис. 2) в напорную линию 4 золотник перемещается влево (по чертежу), открывая линию питания 5 рабочего оборудования и связывая ее с напорной линией 4. При этом через дроссель 12 рабочая жидкость поступает в линию управления 7 и далее в линию питания 6 гидроруля и сливную линию 8. Положение золотника 10 определяется усилием пружины 11 и площадью проходного отверстия дросселя 12. При создании нагрузки в линии питания 5 рабочего оборудования повышается давление на правом торце золотника и он перемещается влево до начала работы рабочей кромки 14 (рис. 3), повышающей давление на левом торце золотника. При этом автоматически поддерживается перепад давлений на торцах золотника, определяемый по формуле:
F — площадь торцевой поверхности золотника.
Указанный перепад давлений определяет величину потока через дроссель и далее в гидроруль и является постоянным независимо от нагрузки в линии питания рабочего оборудования.
1. Сервисблоки типа SAD. Паспорт SAD.ОООПС ООО «Гидроруль» Москва. 2014 г. Стр. 9.
Приоритетный клапан рулевого механизма транспортного средства, состоящий из корпуса с размещенным в нем подпружиненным распределительным золотником непрерывного действия, имеющий подводы от напорной линии, линии питания рабочего оборудования, линии питания гидроруля, линии управления, связанной с торцевой полостью золотника со стороны пружины, а сам золотник имеет две рабочие кромки, первая из которых связывает напорный подвод с подводом линии питания рабочего оборудования, а вторая кромка связывает линию управления с подводом линии питания гидроруля, отличающийся тем, что рабочие кромки выполнены на наружных торцевых поверхностях золотника, а между первой и второй рабочими кромками установлен дроссель. 
Источник
Применение насоса-дозатора в рулевых гидравлических системах
Любая колесная машина требует качественной и рациональной системы рулевого управления. Современные рулевые механизмы во многом похожи друг на друга. Принципиальная структурная гидросхема мобильной машины содержит три основных контура – гидростатическую трансмиссию хода, гидропривод рабочих органов, тормозную и рулевую гидросистемы.
Как правило, рулевую и тормозную системы питает один гидронасос. В зависимости от команды оператора и воздействия на машину внешних сил сопротивления приоритетный клапан автоматически делит и направляет потоки рабочей жидкости в соответствующие упомянутые гидравлические контуры.
Рис. 1. Схема рулевого управления строительной спецтехники
Типовая система рулевого управления (рис. 1) содержит героторный (планетарный) насос-дозатор (гидроруль), который механически соединен с рулевым колесом, блок клапанов (антишоковых и антикавитационных), а также и исполнительные гидроцилиндры. Поток рабочей жидкости от питающего насоса поступает в рулевую систему через приоритетный клапан.
Рис. 2. Типовые конструкции компонентов рулевого управления
На рис. 2 приведены иллюстрации типовых конструкций главных гидрокомпонентов рулевого управления – приоритетного клапана (а), блока клапанов (б) и насоса-дозатора (в). Принципиальная схема на рис. 3 показывает типовую нереактивную рулевую систему с открытым центром.
Рис. 3. Типовая нереактивная рулевая система с открытым центром
Здесь сила реакции (со стороны грунта) при повороте колес не передается на рулевое колесо машины. Поток от насоса с постоянным рабочим объемом свободно проходит через гидроруль и возвращается в гидробак, когда рулевое колесо находится в нейтральной позиции.
Поворот рулевого колеса открывает вращающийся золотник внутри насоса-дозатора, и гидравлическая жидкость от питающего насоса с постоянным рабочим объемом поступает в полости исполнительных гидроцилиндров. Колеса машины поворачиваются. Из противоположных полостей гидроцилиндров рабочая жидкость, проходя через гидроруль, направляется на слив в гидробак.
При повороте рулевого колеса насос-дозатор обеспечивает поступление определенного (фиксированной порции) расхода рабочей жидкости в гидроцилиндры рулевой системы. Величина этого расхода зависит от значения угла поворота внутренней пары золотник-втулка (т.е. рулевого колеса) и рабочего объема гидроруля.
Исполнительные гидроцилиндры поворачивают колеса машины также строго на определенный угол, пропорциональный величине фиксированного расхода. Угол поворота колес машины строго пропорционален углу поворота рулевого колеса.
Если при движении колеса машины подвергаются воздействию внешней силы, вступает в работу система защиты от перегрузок. Как видно из схемы, рулевой механизм (насос-дозатор) находится в нейтральном положении и рабочие каналы, ведущие в исполнительные гидроцилиндры, закрыты.
При воздействии на колеса внешней силы в рабочем контуре исполнительных гидроцилиндров растет давление. Как только это давление превысит значения настройки антишоковых клапанов, они откроются и пропустят часть рабочей жидкости из нагруженных полостей рулевых гидроцилиндров в сливную гидролинию.
Поршни гидроцилиндров переместятся на небольшую величину, и в противоположных полостях возникнет разряжение рабочей жидкости, которое приводит к негативным явлениям кавитации.
Однако в этот момент автоматически открываются антикавитационные (подпиточные) клапаны и компенсируют недостаток рабочей жидкости, направляя ее из сливной линии в соответствующие полости гидроцилиндров рулевого управления.
Чтобы улучшить общую работу рулевого управления, вводится гидросистема, нечувствительная к внешним нагрузкам. Это LS (Loadsensing) система. По сравнению с общепринятыми (традиционными) гидросхемами LS система постоянно сравнивает изменение расхода и давления при работе машины и обеспечивает минимальные потери энергии. LS система и планетарный насос-дозатор используются в соединении с приоритетным регулятором потока.
Рис. 4. Схема приоритетного клапана
На рис. 4 показана принципиальная схема приоритетного клапана. Он выполняет функцию делителя и регулятора потока от питающего насоса в рулевой и тормозной контуры гидросистемы.
Здесь р – входной канал приоритетного клапана, к которому подводится рабочий поток от питающего насоса; канал РС питает рабочей жидкостью рулевую систему машины, канал ТС – линия вторичного контура тормозной системы; рр – линия управления (пилотное давление).
Жесткость пружины, прижимающей золотник приоритетного клапана, соответствует давлению управления рр = 0,4; 0,7 или 1,0 МПа. Рассмотрим работу приоритетного клапана в гидросистеме.
Рис. 5. Схема рулевого контура в исходном положении
На рис. 5 представлена схема рулевого контура в исходном положении. Питающий насос не работает, рабочее давление р и управляющее рр равны нулю, линия LS соединена со сливом, рабочие каналы А и В рулевых гидроцилиндров заперты.
В этом случае золотник приоритетного клапана под действием пружины находится в верхнем положении и своими каналами соединяет линию от питающего насоса с гидрорулем гидравлической системы. Тормозной контур отключен от питающего насоса.
Когда машина движется прямолинейно, рулевое колесо и, соответственно, насос-дозатор находятся в нейтральном положении. Линия нагнетания р заблокирована, канал LS соединен со сливом. При работающем насосе золотник под действием управляющего давления рр опускается вниз, преодолевая сопротивление пружины.
Поток рабочей жидкости направляется в линию ТС к тормозному контуру. Однако линия нагнетания р через дроссель в золотнике приоритетного клапана соединена с питающим насосом, т.е. в линии РС рабочая жидкость находится под давлением.
Это необходимо для формирования управляющего сигнала рр и приведения рулевой системы в работу с минимальным запаздыванием по времени. При повороте рулевого колеса насос-дозатор открывает путь рабочей жидкости от питающего насоса в соответствующие полости А гидроцилиндров. Их противоположные полости В соединяются со сливом.
Давление р в линии РС падает, уровень управляющего сигнала рр становится меньше, и золотник приоритетного клапана под действием пружины начинает подниматься. Одновременно часть рабочего потока поступает в канал LS и через дроссель управления подводится в подпружиненную торцевую полость золотника приоритетного клапана.
Эти процессы вызывают устойчивое перемещение золотника в условиях модуляции (высокочастотных колебаний давления), сбалансированного давлением управления рр от РС линии с одной стороны и с противоположной – давлением в полостях рулевых цилиндров и силой пружины.
В результате перепад давлений через гидроруль равен значению настройки пружины приоритетного золотника. Поэтому Δр = рр – LS = р1 – р2. На данной ступени приоритетный клапан становится регулятором давления для насоса-дозатора, формируя управление потоком с помощью РЕГУЛИРОВАНИЯ давления.
Это гарантирует постоянное значение расхода, поступающего в гидроцилиндры поворота колес, независимо от изменения действующих на них внешних сил. Поворот рулевого колеса немедленно изменяет соединения каналов внутри вращающейся золотниковой пары насоса-дозатора.
Увеличение угла его поворота повышает рабочий объем гидроруля и гарантирует поступление требуемого объема рабочей жидкости в исполнительные гидроцилиндры, чтобы повернуть колеса на заданную величину. Обычно диапазон угла поворота вращающегося золотника гидроруля составляет от 0 до 15°.
Рис. 6. Схема соединения каналов при повороте рулевого колеса
Схема на рис. 6 иллюстрирует это действие. При повороте рулевого колеса давление р1 и р2 растет в результате увеличения нагрузки в рабочих полостях исполнительных гидроцилиндров. Однако разница давлений благодаря LS каналу с дросселем управления не зависит от ее величины.
Золотник приоритетного клапана находится в рабочей позиции, строго дозируя необходимый расход, который требует рулевая система. Остаток рабочей жидкости направляется в контур тормозной системы.
Если давление р2 в рабочих полостях гидроцилиндров растет, а в LS канале оно достигает 15,0 МПа, предохранительный клапан в этом контуре откроется. Но с ростом давления р2 увеличивается также давление р1 и, соответственно, давление управления рр.
Оно начинает сильнее сжимать пружину и опускать золотник приоритетного клапана вниз. Это действие заставляет увеличить расход рабочей жидкости в тормозной контур. На практике это означает следующее. Если машина испытывает большое сопротивление при повороте колес или они достигли своего крайнего углового положения, то при нажатии оператора на педаль эффективно сработает система торможения.
Здесь мы рассмотрели наиболее принципиальные вопросы работы рулевых систем гидрофицированных колесных машин, к которым относятся автогрейдеры, фронтальные погрузчики, лесозаготовительная, сельскохозяйственная и другая спецтехника.
Развитие гидравлической техники позволило создать совершенные системы управления, которые выпускаются известными компаниями. Особенности конструкции таких систем описаны в литературе производителей.
Источник
