1. Wprowadzenie

W grupie elementów regulujących zawory przelewowe zajmują czołową pozycję i znajdują zastosowanie w każdym hydraulicznym układzie napędowym. Z uwagi na spełnianą funkcję nazywane są regulatorami ciśnienia gdyż utrzymują wartość ciśnienia lub zadana różnicę albo spadek ciśnienia. W każdym zaworze występuje zatem zadawanie : wartości, różnicy lub spadku ciśnienia realizowane na elemencie ruchomym prze odpowiednie napięcie sprężyny przez pomiar ciśnienia na powierzchni pomiarowej elementu ruchomego od strony gniazda zaworu. W takim ujęciu zawór jest najogólniej elementem pracującym w otwartym układzie i jego zasadę ilustruje rys . 1

Na schemacie oznaczono :

F - siła, c - sztywność sprężyny,

Dl - przyrost długości sprężyny

p- ciśnienie, Dp - spadek ciśnienia

W zależności od funkcji spełnianej w układzie napędowym możemy wyszczególnić następujące podgrupy zaworów :

• przelewowe (odprowadzają nadmiar oleju)

• bezpieczeństwa ( ograniczają ciśnienie)

• podporowe( podtrzymują ciśnienie)

• redukcyjne (redukują ciśnienie do żądanej wartości)

• różnicowe ( utrzymują określona różnicę ciśnień )

• zwrotne ( zapobiegają przepływowi w różnym kierunku )

Ze względu na sposób sterowania zawory dzielimy na sterowanie :

• bezpośrednio (jednostopniowe)

• pośrednio (dwustopniowe )

2. Charakterystyka statyczna zaworu przelewowego

Zawory przelewowe stosowane są w układach napędowych, w których zachodzi konieczność utrzymania stałej wartości ciśnienia. Wiąże się to z odprowadzeniem z układu nadmiaru medium roboczego i dlatego podczas pracy są one ciągle otwarte. Rys. 2 przedstawia przykładowe zastosowanie tych zaworów.

gdzie :

Q - natężenie przepływu przez zawór [m³/s]

ρ - gęstość oleju kg/m³

Opadanie charakterystyki wraz ze spadkiem natężenia przepływu w zaworze rzeczywistym uzależnione jest odo podatności elementu sprężystego i przecieków na elemencie ruchomym.

Nierównomierność ciśnienia ustalonego zaworem przelewowym przy danym jego nastawieniu określa się stosunkiem :

Gdzie :

P_max - ciśnienie przy maksymalnym natężeniu przepływu, na jakie przewidziany jest zawór, P₀ - ciśnienie początku otwierania zaworu

Jeśli δp rośnie, to charakterystyka statyczna jest bardziej opadająca, w miarę jak maleje natężenie przepływu przez zawór. Przepływ przez zawór jest opisany zależnością ogólną :

gdzie :

Q - natężenie przepływu przez zawór [m³/s]

ρ - gęstość oleju kg/m³

k - długość krawędzi dławiącej z uwzględnieniem pochylenia gniazda [m]

k_v- współczynnik strat przepływu

x- otwarcie elementu ruchomego [m]

Δp - spadek ciśnienia na zaworze [Pa]

Δp = p_z-p_o

p_{z -} - ciśnienie przed zaworem [Pa]

p_o - ciśnienie za zaworem ( na odpływie) [Pa]

Współczynnik strat jest zależny od zmian wektora prędkości medium roboczego i otwarcia.

3. Zabudowa czujników pomiarowych i stanowisko pomiarowe

Przygotowanie zaworu do pełnych badań statycznych i dynamicznych wymaga wprowadzenia do komory sterującej lub pomiarowej czujnika pomiaru przemieszczenia elementu ruchomego. Wbudowując ten czujnik do zaworu należy mieć na uwadze możliwie jak najmniejsze zakłócenia pierwotnych warunków pracy zaworu, i tak :

• niezmienność warunków przepływu (strat przepływu)

• minimalne powiększenie objętości komory sterującej lub pomiarowej ( z tłumieniem)

• minimalne powiększenie masy elementu ruchomego

zmiana objętości komory oraz masy elementu ruchomego zmienia szybkość zaworu i jego bezwładność. Sposób zabudowania czujnika indukcyjnego w zaworze oraz wprowadzenie przewodów elektrycznych są podobne do opisanego przy rozdzielaczu suwakowym. Czujniki do pomiaru ciśnienia i temperatury zbudowano w płytach przełączeniowych badanego zaworu.

Schemat stanowiska do badań statystycznych zaworu

Obliczenia współczynników nierówności ciśnienia :

4.Wnioski:

• równoległość charakterystyk wynika z faktu że medium przepływa przez ten zawór w identyczny sposób niezależnie od ciśnienia płynu

• histereza w rzeczywistym zaworze przelewowym jest spowodowana nieliniowością elementu sprężystego i przecieków na elemencie ruchomym ( gdzie istnieje tarcie)

• Ze względu na prostotę budowy oraz sposobu działania zawór przelewowy znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle

• Charakterystyki są pochyłe ponieważ ze wzrostem natężenia przepływu medium w przewodach hydraulicznych wzrasta ciśnienie ( ten sam przekrój przewodu a większa ilość płynu )

Laboratorium z napędów i sterowania hydraulicznego

Strona

---