E. Supape de Presiune

P A Acţionarea şi comanda hidraulică a maşinilor unelte Material de examen - Sesiunea P Iunie 2008 E D E P R E SI U N E

C.1.

09.06.2008

Consideraţii teoretice C.1.1. Rol funcţional. Clasificare Presiunea este unul dintre parametrii de bază ai acţionării hidraulice şi poate fi reglată sau limitată cu ajutorul supapelor de presiune. Într-un circuit hidraulic, aparatura de reglare a presiunii se montează în paralel sau în serie cu circuitul pompei. În circuitele hidraulice, supapele pot îndeplini următoarele funcţii: ● limitează valoarea maximă admisă a presiunii în sistem (supapele de siguranţă); ●

menţin constantă presiunea în sistem şi permit deversarea la rezervor a debitului în exces ( supapele de

descărcare); ●

asigură o succesiune, dinainte stabilită, a intrării în funcţiune a motoarelor hidraulice (supapele de

succesiune, supapele de conectare şi supapele de deconectare); ● diferenţiază presiunile de lucru la consumatori (supapele de reducţie).

După modul în care se face reglarea presiunii, supapele de presiune pot fi grupate în două categorii: ●

supape care realizează reglarea presiunii prin deversarea surplusului de debit la rezervor ( supape de

descărcare, supape de siguranţă); ● supape care realizează reglarea presiunii prin micşorarea secţiunii de trecere (supape de reducţie).

21

09.06.2008

Supape de presiune

După starea contactului hidraulic la poziţia de repaos, supapele de presiune pot fi grupate în două categorii: ● supape normal închise (SNI), al căror resort tinde să întrerupă legătura dintre intrare şi ieşire; ● supape

normal deschise (SND), al căror resort tinde să realizeze legătura dintre intrare şi ieşire.

Elementele principale ale supapei de presiune sunt prezentate în figura C1. Da

elementul de reglare a valorii presiunii (arcul supapei)

Fa

da p 2

detaliul G

As

y

y

BC = b

G elementul de asezare (scaunul supapei)

E

B

p1

Fp

elementul de sesizare a valorii presiunii (elementul mobil al supapei)

d1

C

D

b d

d

Fig. C1. Schema funcţională a supapei de presiune

Elementul mobil al supapei se găseşte sub acţiunea forţei de presiune Fp, pe de o parte, şi a forţei Fa indusă în arc, pe de altă parte. Atunci când forţa de presiune depăşeşte forţa din arc, elementul, mobil se ridică de pe scaun. Între elementul mobil şi scaun se creează o fereastră de formă tronconică cu suprafaţa As prin care trece un debit de lichid Qs, ceea ce va determina scăderea presiunii p1 la intrarea în supapă. C.2. Calculul supapelor Presupune calculul debitului care traversează supapa şi dimensionarea arcului acesteia. C.2.1. Calculul debitului prin supapă Debitul care trece prin supapă, atunci când elementul de sesizare a presiunii se ridică de pe scaun cu distanţa y (fig. C1), este dat de relaţia: Qs = µ s ⋅ As ⋅

2 ⋅ ∆p s ρ

, [l/s]

(1)

în care: • µs – coeficientul de debit (dependent de numărul Reynolds şi de forma ferestrei); • As [cm2] – suprafaţa ferestrei de trecere a fluidului prin supapă (tabelul 6.1); • ρ [g/cm3] – densitatea uleiului (ρ = 0,9 g/cm3); • ∆p [daN/cm2] – căderea de presiune pe supapă ∆p s = p1 − p 2 , [daN/cm2]

22

(2)

Acţionarea şi comanda hidraulică a maşinilor unelte Material de examen - Sesiunea Iunie 2008

09.06.2008

În cazul elementului mobil conic (fig. C1) suprafaţa ferestrei de trecere prin supapă este: As = π ⋅ b ⋅

d1 + d , [cm2] 2

(3)

unde: • d [cm] – diametrul orificiului supapei; • d1 [cm] – diametrul efectiv al secţiunii conice de închidere; • b [cm] – distanţa dintre muchia scaunului şi suprafaţa conică a elementului mobil, măsurată în direcţia perpendiculă pe acesta. Din considerente geometrice: b = y ⋅ sin α

1 ⋅ y ⋅ sin 2α 2 d − d1 = 2 ⋅ DC ⇒ d1 = d − y ⋅ sin 2α

DC = b ⋅ cos α = y sin α cos α =

Înlocuind expresiile pentru b şi d1 în (3) rezultă: y   As = π ⋅ d ⋅ y ⋅ 1 − ⋅ sin 2α  ⋅ sin α , [cm2]  2d 

(4)

Deoarece y << d , se poate utiliza relaţia aproximativă: As = π ⋅ d ⋅ y sin α , [cm2]

(5) Utilizând relaţia (1), pentru o anumită încărcare la motorul hidraulic, se poate determina secţiunea necesară As a ferestrei de trecere a lichidului şi implicit deplasarea y a elementului mobil.

C.2.2. Calculul de dimensionare a arcului supapei În timpul funcţionării, elementul mobil al supapei se găseşte în echilibru sub acţiunea forţelor ce acţionează asupra sa. Ecuaţia de echilibru este: p1 ⋅ Ac − p2 ⋅ Ac − k ⋅ y − Fa0 + FH = 0

(6)

în care: • p1 [daN/cm2] – presiunea la intrarea în supapă atunci când elementul mobil se deplasează cu y; • y [cm] – deplasarea supapei de pe scaun; • p2 [daN/cm2] – presiunea la ieşirea din supapă; 2 • Ac = π ⋅ d 4 [cm2] –suprafaţa de comandă;

• k [daN/cm] – rigiditatea arcului; 23

09.06.2008

Supape de presiune

• Fa [daN] – forţa de pre-reglare a arcului (Fa=k⋅y), reprezintă forţa care impune presiunea de la care supapa începe să se deschidă putând fi scrisă şi sub forma: Fa0 = ∆p0 ⋅ Ac

(7)

∆p 0 = p10 − p 2

(8)

unde:

• p10 [daN/cm2] – presiunea la intrarea în supapă începând de la care se deschide supapa; • y0 [cm] – pretensionarea iniţială a arcului; • FH [daN] – forţa hidrodinamică a fluidului ce trece prin supapă a cărei relaţie este dată în tabelul 1. Din relaţia (6), neglijându-se forţa hidrodinamică F H şi utilizând relaţiile (2), (7) şi (8) rezultă rigiditatea arcului:

k=

( ∆p s − ∆p0 ) ⋅ Ac

=

(p

1

)

− p10 ⋅ Ac

y y Rigiditatea arcului exprimată în funcţie de elementele sale constructive este:

k=

G ⋅ d a4 , [daN/cm] 8 ⋅ z a ⋅ Da3

(9)

(10)

în care: • G [daN/cm2] – modul de elasticitate transversal ( G = 8,1 ⋅10 5 daN/cm2, pentru oţel); • da [cm] – diametrul sârmei din care este confecţionat arcul; • Da [cm] – diametrul mediu al arcului; • za – numărul de spire. În general raportul Da/da= 4÷10. În relaţia (10) sunt trei mărimi necunoscute: da, Da, şi za. De obicei se aleg da şi Da şi se calculează za. Pentru o anumită valoare a forţei Fa0 de pretensionare din arc, deplasarea y a elementului mobil creşte odată cu creşterea debitului ce parcurge supapa, ceea ce duce la creşterea forţei induse în arc ( k ⋅ y ) având ca efect creşterea presiunii la intrarea în supapă odată cu creşterea debitului. Acest lucru este ilustrat de caracteristica hidraulică a supapei ∆p s = f ( Qs ) din fig. C2. Cu linie punctată este reprezentată dependenţa parabolică dată de relaţia (1). Odată cu creşterea presiunii, se măreşte probabilitatea apariţiei fenomenului de auto-oscilaţie. Tabel 1

24


Forma elementului mobil

Element mobil sferic

09.06.2008

Element mobil conic

Element mobil plan

Fa Fa α

y

α0

y

Fa y

d1 d

d d1

α

d1 d

Parametrul

Qs = µ s ⋅ As ⋅

Debitul

2 ⋅ ∆p s ρ

µs = 0,5 ÷ 0,7

Coeficientul de debit

As = π ⋅ d ⋅ y (1 −

Secţiunea de trecere

y sin 2α) sin α 2d As ≅ π ⋅ d ⋅ y ⋅ sin α

Cursa maximă a elementului mobil

As = π ⋅ d ⋅ y

−

As ≅ π ⋅ d ⋅ y

y max = 0,3 ⋅ d

y max =

0,25 ⋅ d sin α

y max = 0,25 ⋅ d

Fa0 = k ⋅ y0 = p10 ⋅ Ac

Fa = k ( y0 + y ) = ∆ps ⋅ Ac FH = Q ⋅ ρ ⋅ ( v a − v s ⋅ cos α ) Qs 4Qs va = ; vs = 2 As πd

Forţele care acţionează asupra elementului mobil

ps

p s= f(Qs )

[daN/cm 2 ]

ps [daN/cm 2 ]

curba de reglare la deschidere

Q

s

y=f(Q s )

ps p0

y

p0

ps

variatia presiunii la deschidere variatia presiunii la închidere

curba de reglare la închidere

Q s [ /min]

Q sn

a) Caracteristica hidraulică

Q max Qs [ /min]

b) Caracteristica închidere-deschidere

Fig. C2 Caracteristici ale supapei de presiune normal închise

25

09.06.2008

Supape de presiune

C.3. Supape de presiune normal închise C.3.1. Supape de presiune normal închise cu comandă directă La supapele de presiune cu comandă directă (fig. C3), forţa de presiune acţionează numai de o parte a sertarului de presiune, de cealaltă parte acţionând forţa din arc. Uleiul sub presiune ajunge în camera “a” respectiv pe suprafaţa inferioară a sertarului printr-o canalizaţie numită circuit de comandă a supapei notată cu Px. Uleiul care pătrunde prin jocul dintre sertar şi corp în zona arcului, camera „b”, trebuie eliminat pentru a nu se crea o contrapresiune care ar perturba echilibrul de forţe asupra sertarului. Eliminarea uleiului din zona arcului se realizează printr-o canalizaţie numită circuit de drenaj al supapei, notat cu Tx. Aşadar supapa cu comandă directă prezintă două circuite de lucru specifice: circuitul de comandă Px şi circuitul de drenaj Tx.

8 7 6

b

5 Tx T p2

P

4 3

p1

reglarea pretensionarii arc

Px a

P intrarea în supapa

Tx

drenaj iesirea din supapa

T

Px comanda

2

elementul mobil

1

a) Schema funcţională

b) Simbolul supapei de presiune NI cu comandă directă

Fig. C3. Schema funcţională a supapei de presiune cu comandă directă 1 – dop; 2 – capac inferior; 3 – corpul supapei; 4 – sertar de presiune;5 – dop; 6 – capac superior; 7 – arc; 8 – şurub de reglare

C.3.1.1. Funcţionarea supapelor de presiune cu comandă directă În figura C3 este prezentată schema funcţională a supapei de presiune care îndeplineşte rolul funcţional de supapă de descărcare sau de supapă de siguranţă (Px intern, Tx intern). Uleiul sub presiune intră prin orificiul P în supapă şi prin canalul Px ajunge în camera “a”acţionînd pe suprafaţa inferioară a sertarului de presiune. Atunci când forţa de presiune învinge forţa din arcul 7, sertarul 4 se deplasează în sus realizându-se comunicarea între orificiul P (de intrare) şi orificiul T (de ieşire) din supapă. Astfel, o parte din debitul pompei trece, prin supapă, în rezervor. Prin această deversare a uleiului în rezervor 26


09.06.2008

se reglează presiunea din circuitul P la o valoare constantă p1 la care va lucra tot sistemul hidraulic. În acest caz circuitul de comandă al supapei Px face legătura, prin interiorul supapei, cu orificiul de intrare P(Px intern), iar circuitul de drenaj Tx al supapei face legătura, tot prin interiorul supapei, cu orificiul de ieşire din corpul T (Tx intern) legat la rezervor (p2=0). Supapa cu Px intern, Tx intern poate avea şi rol de protecţie a circuitului, ea deschizându-se numai la atingerea unei presiuni maxime (de suprasarcină) în circuitul hidraulic. În acest caz denumirea supapei va fi de supapă de siguranţă. Supapa cu comandă directă normal închisă poate îndeplini şi alte funcţii în sisteme hidraulice (a căror simbolizare este dată în fig. C4):

Tx

Tx

P Px

P

P T

T Px

Px

a)

Tx

Tx

P T

b)

c)

T Px

d)

Fig. C4 Simbolizarea modurilor de lucru ale supapei de presiune normal închisă cu comandă directă a) supapă de siguranţă şi descărcare (comandă internă, drenaj intern); b) supapă de succesiune (comandă internă, drenaj extern);

c) supapă de deconectare (comandă externă, drenaj intern); d) supapă de conectare (comandă externă, drenaj extern).

Realizarea comenzii externe sau a drenajului extern (schimbarea modului de lucru al supapei) se obţine prin rotirea cu 180° a capacului superior 6 sau a capacului inferior 2 (ceea ce va determina blocarea legăturilor interne) şi racordarea la conducte, în locul dopurilor filetate 5 şi 1 (ceea ce va determina crearea legăturilor externe). Cu ajutorul acestor tipuri de supape se pot realiza sisteme hidraulice lucrând în ciclu automat prezentate în fig. C5.

27

09.06.2008

Supape de presiune

2

Supapă de descărcare

2 3

Tx

1 4

Supapă de deconectare

D

Sp 1

Sp 1 Tx

Dr T

1

Px

P

a

2

5

Ss 1

T

Sp2

1 2

Ss2 Px

5

D1

2 1

T

4

Dr

E2

35

E1

AT RR

D2

3

3

T

AR

C

C

2

1

T

2

b

P2

P1

C1

C2

C2

2

C1

3

2

3

Sp1

Supapă de succesiune

Px Sp

E

2

T

7

6

4 3

Tx

2

D1 Sp1

2 4

T

D

1

5

1

P

T

Dr c

Sp3 T

1

P1

5 1

4 4

P2

D2

5 8

4

1

1

7

6

2 3

Ss

Sp

Supapă de conectare

2 8

T T Dr

d

Fig. C5 Exemplificarea modurilor de lucru ale supapei de presiune normal închisă cu comandă directă

În figura C5a, supapa Sp îndeplineşte rolul de supapă de descărcare menţinând constantă presiunea (forţa) obţinută la tija cilindrului hidraulic. În figura C5b supapa de deconectare Sp1 realizează descărcarea pompei P1 atunci când se lucrează în avans tehnologic AT. La cuplarea pompelor P1 şi P2 tija cilindrului hidraulic se va deplasa în avans rapid AR cu o viteză corespunzătoare sumei debitelor celor două pompe. Pompa P1 este o pompă de debit mare şi presiune mică, iar pompa P2 de debit mic şi presiune mare. Dacă se cuplează electromagnetul E2 (D2) uleiul va fi obligat să treacă prin droselul Dr realizându-se viteza de avans tehnologic AT şi în acelaşi timp presiunea din circuit creşte comandând deschiderea supapei Sp1 Pompa P1 este descărcată prin supapă şi în continuare va lucra numai P2. Lanţul cinematic hidraulic pentru cele trei faze de lucru este: AR : P1 – 1 – Ss2 – 2 – D1 (stânga) – 3 – C (AR) – 4 – D2 (dreapta) – 5 – D1 – 6 P2 – AT : P2 – 2 – D1 (stânga) – 3 – C (AT) – 4 – Dr– 5 – D1 – 6 28


09.06.2008

RR : P1 – 1 – Ss2 – – 2 – D1 (dreapta) – 5 – Ss1 – 4 – C (RR) – 3 – D1 – 6 P2 – În figura C5c se prezintă schema unui circuit hidraulic cu supapă de succesiune. Supapa de presiune Sp2 asigură intrarea în lucru a cilindrului C2 după ce a fost realizată cursa cilindrului C1. În momentul pornirii pompei P uleiul va intra mai întâi în cilindrul de strângere C1 realizând fixarea piesei, după care presiunea creşte în circuit şi se deschide supapa de succesiune Sp2, iar cilindrul C2 porneşte în avans de lucru. Sistemul lucrează în continuare la presiunea constantă reglată de supapa Sp1. În figura 5d supapa de presiune Sp3 permite conectarea cilindrului C2, după ce a fost realizată cursa la cilindrul C1 asigură succesiunea mişcării motoarelor C1 şi C2 alimentate la surse diferite. C.3.1.2. Construcţia şi funcţionarea supapei normal închisă cu comandă directă În sistemele de acţionare hidraulică ale maşinilor-unelte, atunci când este necesară asigurarea protecţiei circuitului la suprasarcină, se foloseşte supapa normal închisă cu comandă directă a cărei construcţie este prezentată în figura C6. Uleiul sub presiune pătrunde prin orificiul P în supapă iar apoi, prin orificii radiale, în camera “a” şi prin interstiţiul cu rol de rezistenţă hidraulică în camera „b” acţionând asupra suprafeţei inferioare a sertarului de presiune 2 fixat pe scaunul 1 de către arcul 3. La creşterea presiunii în circuit, peste valoarea la care este reglat arcul, cu ajutorul şurubului 4, supapa 2 se ridică de pe scaun, iar o parte din ulei este deversat în rezervor. În urma deversării unui debit de lichid se micşorează presiunea în circuit. Sertarul de presiune are o porţiune de ghidare în bucşă unde se creează o rezistenţa hidraulică cu rol de amortizare a oscilaţiilor supapei Supapa lucrează la o presiune maximă pmax = 200 daN/cm2 (20 MPa). 5

4 3

T 2

b

1

a

P

Fig. C6 Construcţia supapei de presiune normal închisă cu comandă directă

29

09.06.2008

Supape de presiune

C.3.2 Supape de presiune normal închise cu comandă pilotată Supapa de presiune cu comandă directă are avantajul unui cost scăzut şi cel al unei stabilităţi dinamice superioare. Acest tip de supapă are însă două dezavantaje importante: a) presiunea reglată creşte cu creşterea debitului; b) trecerea de la un interval la altul de valori ale presiunii reglate impune modificarea dimensiunilor arcului de reglare, respectiv a gabaritului supapei. Acest lucru limitează folosirea supapelor cu comandă directă până la 100 daN/cm2 (10 MPa) şi deschideri nominale Dn 10 (debite de 40 l /min). 1

3

2

4

a supapa pilot

Px

R2

Tx supapa de baza

Tx

b

5

P

6

simbol detaliat

Px

T

7

R1

p1

P

T p2 Tx P

T

Px simbol simplificat

Fig. C7 Schema funcţională a supapei de presiune normal închisă cu comandă pilotată, seria 200 bar

Elementele din fig. C7 sunt: 1 – elementul mobil al supapei pilot; 2 – arcul supapei pilot; 3 – corpul supapei pilot; 4 – şurub de reglare; 5 – sertarul supapei de bază; 6 – arcul supapei de bază; 7 – corpul supapei de bază Pentru înlăturarea deficienţelor prezentate anterior s-au conceput supape de presiune cu comandă pilotată la care pentru impunerea presiunii de deschidere a supapei principale se utilizează nu forţa din arc ci o forţă de presiune. Valoarea presiunii este reglată printr-o supapă suplimentară numită supapă pilot. Supapa cu comandă pilotată este formată din două supape etajate: supapa de bază (etajul I) şi supapa pilot (etajul II). Funcţionarea supapei cu comandă pilotată normal închisă rezultă din fig. C7 în care este prezentată schema funcţională a acesteia.

30


09.06.2008

Cât timp presiunea în circuitul P este mai mică decât cea reglată la supapa pilot (valoarea presiunii nu poate deschide supapa pilot) uleiul sub presiune trece prin rezistenţa R1 (orificiu calibrat Φ 0,8 mm) în camera „a” şi prin rezistenţa R2 (orificiu calibrat Φ 1,2 mm) în camera „b” a arcului supapei de bază. Conform principiului lui Pascal presiunea va fi aceeaşi atât pe suprafaţa inferioară a supapei de bază cât şi pe suprafaţa superioară a ei, deci forţele de presiune pe cele două suprafeţe vor fi egale (suprafeţele sunt egale). Supapa rămâne închisă datorită forţei arcului slab 6. În momentul în care, datorită creşterii presiunii, forţa de presiune creată de presiunea p1 din circuit depăşeşte forţa din arcul 2 de reglare a supapei pilot, elementul mobil 1 se ridică de pe scaun şi permite deversarea unei cantităţi de ulei în rezervor prin Tx. Are loc scăderea presiunii în camera „b” şi apare o cădere de presiune pe rezistenţa R1. Această diferenţă de presiune modifică echilibrul de forţe pe sertarul 5 al supapei de bază. Forţa de presiune pe suprafaţa inferioară a sertarului este acum mai mare decât forţa de presiune pe suprafaţa superioară şi supapa se va deplasa în sus. Uleiul din orificiul de presiune P trece prin supapă în orificiul de ieşire T, legat la rezervor. Prin deversarea acestui debit în rezervor se menţine constantă presiunea în circuit la valoarea dorită p1. Rezistenţa R2 amortizează oscilaţiile supapei de bază 5 provocate de pulsaţia presiunii din circuit. Stabilitatea dinamică şi frecvenţa naturală a supapei pilotate sunt mai mici decât cele ale supapelor cu comandă directă, în schimb aceste supape pot lucra la presiuni ridicate (200 ÷300 daN/cm2) şi la debite foarte mari (100 ÷ 200 l /min). Circuitul de comandă Px poate fi legat la P ca în fig. C7, caz în care supapa este cu comandă internă, sau într-un alt circuit, caz în care supapa este cu comandă externă. Dacă ieşirea T din supapă se leagă la rezervor, canalizaţia de drenaj Tx se poate lega la T (Tx intern), iar dacă se leagă la un circuit de presiune, Tx se leagă separat la rezervor (Tx extern). Rezultă şi pentru supapa de presiune normal închisă pilotată următoarele moduri de lucru: a) de siguranţă sau descărcare (Px intern, Tx intern); b) de succesiune (Px intern, Tx extern); c) de conectare (Px extern, Tx extern); d) de deconectare (Px extern, Tx intern), având simbolurile simbolurile simplificate prezentate în fig. C8.

Tx

Tx T

P Px

Px

a)

Tx T

P

Px

b)

Tx T

P

T

P Px

c)

d)

Fig. C8. Simbolizarea simplificată a modurilor de lucru ale supapei de presiune normal închisă pilotată

31

09.06.2008

Supape de presiune

Din punct de vedere constructiv, în afara conductelor suplimentare de legătură (pentru cazul Px extern, Tx extern) este de important de menţionat faptul că rezistenţa fixă R1 este practicată în sertarul supapei de bază în cazul variantelor cu Px intern.

1

2

3

4

5

11

10

Tx Px

6

9 7

8

P

T

Fig. C9. Construcţia supapei de presiune normal închisă cu comandă pilotată

Elementele componente ale supapei din fig. C9 sunt: 1 – corpul supapei pilot; 2 – scaunul supapei pilot; 3 – elementul mobil al supapei pilot; 4 – arcul supapei pilot; 5 – şurub de reglare; 6 – bucşă; 7 – sertar de presiune al supapei de bază; 6 7

5

8 – rezistenţă hidraulică;

8

R2

Z de bază; 9 – corpul supapei

10 – arcul supapei de bază; 11 – rezistenţă hidraulică Construcţia unei supape de presiune normal închisă pilotată seria 200 bar fabricată de HIDROSIB, a 1

(după care s-a realizat schema funcţională din fig. C7) este prezentată în fig. C9. T

În fig. C10 este prezentată schema funcţională a supapei de presiune pilotată normal închisă, seria R1 315 bar (HIDROSIB). P

32

2 3 4


Px

09.06.2008

supapa pilot

Tx supapa de baza

P

T

simbol detaliat

Z

Tx

P

T

Px simbol simplificat

Fig. C10 Schema funcţională a supapei de presiune normal închisă, pilotată, seria 315 bar

Elementele componente ale supapei de presiune NI cu comandă pilotată seria 315 bar, sunt: 1 – arcul supapei de bază; 2 – sertarul supapei de bază; 3 – corpul supapei de bază; 4 – capac; 5 – corpul supapei pilot; 6 – elementul mobil al supapei pilot; 7 – arcul supapei pilot; 8 – şurub de reglare. C.4. Supape de presiune normal deschise (supape de reducţie) Supapele de presiune normal deschise sunt caracterizate prin tendinţa arcului de a menţine deschisă calea de trecere prin supapă. Acest tip de supape îndeplineşte în circuitele hidraulice funcţia de supapă de reducţie, având drept rol menţinerea constantă a valorii presiunii la ieşirea din supapă indiferent de variaţia presiunii p1 la intrarea în supapă (p2 = pred = ct). În fig. C10 este prezentată schema funcţională pentru o supapă de presiune normal deschisă. La supapa de reducţie fereastra de trecere a lichidului se modifică în funcţie de diferenţa de presiune dintre presiunea p1 (variabilă) la intrarea în supapă şi presiunea pred (care trebuie menţinută constantă) la ieşirea din supapă (pred  p1). 33

09.06.2008

Supape de presiune

Aceast tip de supapă se montează în instalaţie atunci când pompa alimentează mai mulţi cilindri hidraulici care necesită presiuni diferite (de exemplu circuitul hidraulic de strângere a piesei). În general supapele de reducţie se construiesc cu comandă pilotată deoarece se asigură o foarte bună stabilitate a presiunii. În fig. C11 este prezentată schema funcţională a supapei de presiune normal deschise. Uleiul sub presiune intră în orificiul P, după care trece prin secţiunea de droselizare, formată între bucşa 7 şi sertarul de presiune 5, în orificiul de ieşire A din supapă. Prin rezistenţa R1 ajunge în camera “a” a supapei pilot normal închise, iar prin rezistenţa de amortizare R2 în camera “b” a arcului 7. La creşterea presiunii la ieşire peste valoarea impusă prin reglarea arcului 3 elementul mobil 4 al supapei pilot se ridică de pe scaun şi permite deversarea la rezervor a unei cantităţi de ulei prin orificiul Tx. Presiunea în camerele “a” şi “b” scade, apare o diferenţă de presiune pe suprafeţele inferioară şi superioară ale sertarului de presiune 5. Acesta se deplasează în sus şi se micşorează secţiunea de droselizare şi în consecinţă se micşorează presiunea în orificiul de ieşire A din supapă. În acest mod se va menţine constantă presiunea p2 (pred) indiferent de variaţia presiunii de intrare p1. Mărimea presiunii reduse p2 se reglează prin arcul 2 al supapei pilot prin acţionarea din exterior a şurubului de reglare 4. Elementele componente ale supapei din fig. C11 sunt: 1 – elementul mobil al supapei pilot; 2 – arcul supapei pilot; 3 – corpul supapei pilot; 4 – şurub de reglare; 5 – sertar de presiune; 6 – arcul supapei de bază; 7 – bucşa de droselizare; 8 – corpul supapei de bază.

1

Tx

b

2

3

4

R1 a 5

supapa pilot

Tx

supapa de baza

Px

6

R2

7 8 pred

34

A

p

1

P

P

Tx

Px A

P

A Px

simbol simplificat

simbol detaliat


09.06.2008

Fig. C11. Schema funcţională a supapei de presiune normal deschisă (de reducţie) cu comandă pilotată seria 200 bar

În fig. C12 supapa de presiune pilotată normal deschisă Sp2 asigură în circuitul motorului hidraulic liniar C2 o presiune constantă mai mică decât în circuitul lui C1.

C1

C2 3

2

E1 Sp

2

1

1

D1

3

E2

T

1

T

1

5

6

4

T

D2

4

supapã de reductie

Sp

2

1

P

6

5

Fig. C12 Circuit hidraulic cu supapă de reducţie

Elementele constructive ale supapei de reducţie cu comandă pilotată fabricate la HIDROSIB sunt prezentate în fig. C13. 1

2

11

3

4

5

Tx

10

6

Px 9

7

8 A

P

Fig. C13 Construcţia supapei de presiune normal deschisă cu comandă pilotată

unde: 1 – corpul supapei pilot; 2- scaunul supapei pilot; 3 – elementul mobil al supapei pilot; 35

09.06.2008

Supape de presiune

4 – arcul supapei pilot; 5 – şurub de reglare; 6 – bucşă; 7 – sertar de presiune al supapei de bază; 8 – rezistenţă hidraulică; 9 – corpul supapei de bază; 10 – arcul supapei de bază; 11 – rezistenţă hidraulică Fig. C14 prezintă schema funcţională a supapei de presiune pilotată normal deschisă, seria 315 bar. Elemenetele componente ale supapei din fig. C14 sunt: 1 – sertarul supapei de bază; 2 – arcul supapei de bază; 3 – corpul supapei de bază; 4 – capac; 5 – elementul mobil al supapei pilot; 6 – arcul supapei pilot; 7 – corpul supapei pilot; 8 – şurub de reglare.

5

6

7

8 supapa pilot

Tx

Px supapa de baza

P

R2 1

a P A

simbol detaliat

Tx 2

Tx P

3 R1

A

A Px

simbol simplificat

4

Fig. C14. Schema funcţională a supapei de presiune normal deschisă, pilotată, seria 315 bar

C.5. Caracteristicile statice ale supapelor de presiune 36


09.06.2008

Performanţele supapelor de presiune sunt date de caracteristicile de funcţionare ale acestora în regim static şi în regim dinamic. În regim staţionar, performanţele supapelor rezultă din analiza caracteristicilor presiune – debit şi reprezintă variaţia presiunii reglate de supapă în funcţie de debitul ce parcurge supapa, pentru o numită forţă de prereglare a arcului. În urma modificării forţei de preleglare a arcului se obţine o familie de caracteristici (fig. C15 şi C16). În figura 15 sunt date caracteristicile presiune – debit pentru o supapă de presiune pilotată normal închisă Dn 20, iar în fig. C16 pentru o supapă de presiune pilotată normal deschisă Dn 10. p [bar]

[bar]

)

300 3

20 a reglabila

200

Presiunea reglat

150

2

10

100

Presiunea minim

a (la intrare

250

1 50

5

SNI

15 30 45 60 75 90 Q [ /min] a

SNI

15 30 45 60 75 90 b Q [ /min]

Fig. C15. Caracteristici statice ale supapelor de presiune normal închise a) presiunea reglată prin supapă; b) presiunea minimă care poate fi reglată p [bar]

250

3

a reglabila

200 150

Presiunea reglat

p [bar]

30

2 100

20

1 50

Presiunea minim

a (la ie sire)

300

10

SND

15 30 45 60 75 90 a Q [ /min]

SND

15 30 45 60 75 90 Q [ /min] b

Fig. C16 Caracteristici statice ale supapelor de presiune normal deschise a) presiunea reglată prin supapă; b) presiunea minimă care poate fi reglată

37

E. Supape de Presiune

Recommend Documents