Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов: устройство, виды

Содержание:

 

  • Чем современные гидрокомпенсаторы отличаются от механических толкателей
  • Конструкция гидрокомпенсаторов и виды устройств
  • Зачем нужны гидравлические «регулировщики»
  • Достоинства и недостатки механизма
  • Последовательность промывки гидрокомпенсаторов
  • Как самостоятельно заменить гидрокомпенсатор?

 

В двигателях, разрабатываемых на заре автопрома, за регулировку тепловых зазоров – а они неминуемо образовывались из-за износа клапанов – отвечали специальные механизмы. По этой причине клапанная система штатно настраивалась через каждые 15 тыс. км, для чего приходилось вскрывать головку блока цилиндров. Поскольку эта операция очень ответственна, грамотно провести ее мог только мастер с высокой квалификацией. Однако последующее развитие моторов позволило разработать устройство, способное автоматически поддерживать зазор клапанов без разборки ГБЦ.

Разумеется, при этом оно обязательно учитывает степень износа газораспределительного механизма. Устройство гидрокомпенсатора клапанов – так называется данный механизм – достаточно простое, но эффективное. Его главными составляющими являются толкатель и пружины, постоянно находящиеся в движении и меняющиеся в размерах соответственно тепловым зазорам. Иногда такие «регулировщики» называются гидротолкотелями, а в простонародье попросту «гидриками». 

 

Чем современные гидрокомпенсаторы отличаются от механических толкателей 

Появлению «гидриков» мы во многом обязаны японским конструкторам автомобилей, которые первыми в мире стали массово внедрять данный механизм в конструкцию ГРМ двигателей. Именно они стали значительную долю своего внимания уделять не только основным узлам и деталям непосредственно силового агрегата, но и его газораспределительного механизма. Что касается механических толкателей, распространенных в тот период времени, то их выход из обихода при проектировании транспортных средств был обусловлен двумя главными причинами.  

Во-первых, принцип работы гидрокомпенсаторов позволяет отказаться от частой регулировки ГРМ, характерной для предыдущей версии регулирующих устройств. Во-вторых, механизмы с механикой производят гораздо больше шума по сравнению с «гидриками». Кроме того, их утилитарность, то есть практическая польза, заключается в том, что они намного лучше справляются со своей функцией. Ведь в современных двигателях, за редким исключением, коленчатые валы обычно работают с частотой до 3 500 об./мин и редко превышают планку в 5 000 об./мин. При таком режиме устройство и работа гидрокомпенсаторов полностью себя оправдывает – они прекрасно справляются со своей задачей, не нуждаются в обслуживании и отличаются тихой работой. И все бы хорошо, если бы не одно досадное «но»: как только коленвал двигателя раскручивается примерно до 6 000 об./мин, гидротолкатели попросту не поспевают за такой «крутибельностью», начинают стучать и быстро выходят из строя. 

 

Конструкция гидрокомпенсаторов и виды устройств

Устройство гидрокомпенсатора в его современном виде предполагает две схемы. Однако конструкционно они мало чем различаются, и в любом случае весь механизм спрятан в неразборный металлический корпус. Разница только в том, где монтируется устройство: в одном случае это гнезда газораспределительного механизма, в другом – гнезда коромысел клапанов. Набор деталей в обоих случаях одинаков: плунжер со втулками, пружина клапана и плунжера, шариковый клапан. 

На данный момент существует 4 вида компенсаторов – одни постепенно уходят в прошлое, но еще встречаются в силовых агрегатах, другие же уверенно находят все большее распространение. 

 Гидравлическая опора, принцип которой основан на взаимодействии с рычагами и коромыслами. Сейчас такие механизмы практически не встречаются, однако в предыдущих поколениях силовых агрегатов они применялись весьма активно.

 Роликовый гидротолкатель – он применяется довольно часто.

 Гидроопора.

 Гидравлический толкатель (гидрокомпенсатор), регулирующий зазоры между клапанами и распределительным валом. Получил широкое распространение на новых моделях автомобилей.  

Соответственно, будущее – за различными модификациями гидротолкателей, в то время как гидроопоры у конструкторов автомобилей быстро выходят из обихода. 

 

Зачем нужны гидравлические «регулировщики» 

Когда мотор постепенно достигает рабочей температуры, нагреваются и другие его элементы. Связанное с этим расширение деталей вызывает уменьшение самых разных зазоров в силовом агрегате. А регулировка зазоров в газораспределительном механизме – очень ответственная операция, так как от нее во многом зависит стабильность работы мотора. Понятное дело, что ручная регулировка – дело утомительное и малоэффективное, с ним гораздо успешнее справляются специальные механизмы. Тем более, что клапаны при активной эксплуатации автомобиля постоянно находятся как под механической, так и тепловой нагрузкой. И нельзя забывать, что все компоненты ГРМ прогреваются неравномерно, что в сочетании с естественным истиранием приводит к повышенному износу клапанного механизма. 

Принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов основан на обеспечении оптимального теплового зазора. А он должен быть разным, так как впускные клапаны по сравнению с выпускными, контактирующими с горячими газами, нагреваются на порядок меньше. Вдобавок «регулировщики» способны учитывать и износ клапанного механизма, хотя это и не решает проблему повышенного расхода топлива и падения мощности двигателя. 

Возвращаясь к вопросу регулировки ГРМ вручную, нельзя не заметить, что подобная подстройка должна осуществляться через 15 тыс. км. Однако без весьма специфических навыков осуществлять такую процедуру крайне не рекомендуется, поскольку нужно учитывать самые разнообразные температурные колебания. Это так же, как и в случае со средней температурой по палате, которая не дает объективных данных о состоянии пациентов. И совсем другое дело – гидравлические компенсаторы, регулирующие зазор в автоматическом режиме с учетом актуальных параметров. 

 

Достоинства и недостатки механизма 

Непосредственная функция гидротолкателя заключается в регулировке зазора между коленвалом и клапаном, так как без него нормально работать двигатель не способен. Регулировка осуществляется в автоматическом режиме за счет изменения давления моторного масла. В таком механизме кроется ряд явных преимуществ:

 экономнее расходуется горючее;

 увеличивается эксплуатационный ресурс и мощность силового агрегата;

 улучшаются динамические показатели автомобиля;

 возрастает срок службы газораспределительного механизма, фазы впрыска топлива становятся точнее;

 двигатель становится практически бесшумным, он работает мягко. 

Однако, как в любой схеме, не обходится и без недостатков. В первую очередь они связаны с частой заменой масла, существенно бьющего по карману автовладельца. Ведь предпочтительно использовать синтетическую смазку, а она часто является самой дорогой. 

Во-вторых, от того, как работает гидрокомпенсатор клапанов, зависит бесшумность и эффективность работы ГРМ. Увы, со временем данные компоненты мотора забиваются, из-за чего газораспределительный механизм начинает шуметь. Вдобавок такую конструкцию отремонтировать собственными силами довольно непросто, и поэтому приходится обращаться к автомеханикам-мотористам. Соответственно, чтобы не терять время и деньги, владельцам легковых машин независимо от их класса желательно постоянно следить за чистотой мотора. Тем более, что список профилактических работ не так уж и обширен – достаточно вовремя менять масло и тщательно промывать силовой агрегат. Да и в целом любую неисправность ГРМ желательно устранять сразу же после ее появления. 

 

Последовательность промывки гидрокомпенсаторов

Очищать гидротолкатели следует в непыльном помещении. Сквозняков тоже не должно быть. Подготовительные работы предполагают поиск 3 емкостей, в которых может поместиться гидрокомпенсатор, а также покупку промывочной жидкости – подойдет и бензин АИ-92, и керосин. Кроме того, перед процедурой машина должна хотя бы сутки постоять в гараже, чтобы максимально избавиться от отработанного масла. Для очистки потребуется и щетка с синтетической щетиной. Далее алгоритм действий таков:

 отключить бортовую сеть от подачи электроэнергии – отключаем АКБ;

 снимаем воздушный фильтр и крышку головки блока цилиндров;

 достаем гидравлический компенсатор, предварительно сняв оси коромысел.

Чтобы промыть компенсатор в первой емкости, погружаем его в налитую жидкость и нажимаем на шариковый клапан. Для этого обычно используется проволока, пропускаемая через отверстие в плунжере. Причем аккуратность в данном деле не помешает – непродуманные, грубые действия способны привести к поломке пружины. Затем следует надавить на сам плунжер, и как только ход станет легким, отжать шарик клапана для того, чтобы слить жидкость. Для более тщательной промывки каналов в корпусе детали используется специальный шприц. 

Во второй емкости процедура просто повторяется, в то время как третья нужна для проверки – это финальный этап. Перед тем, как установить промытый гидрокомпенсатор обратно в гнездо, нужно окунуть его в промывочную жидкость, набрать ее и опустить клапан. Далее деталь вынимается плунжером вверх при одновременном надавливании на него пальцем – он должен быть неподвижен. Если движение отсутствует, можно начинать обратную сборку двигателя. 

По завершении работ следует запустить двигатель и дать ему несколько минут поработать вхолостую. Если промывка осуществлена успешно, то не будет никакого стука. Также он должен отсутствовать после минимального прогрева силового агрегата и выхода его на рабочий температурный режим. 

 

Как самостоятельно заменить гидрокомпенсатор?

Замена гидротолкателей на новые считается логичным решением только тогда, когда их промывка не дала никакого результата. Это означает, что данные детали банально износились и больше не способны выполнять свою функцию. Однако установка работоспособных компенсаторов иногда сопряжена с трудностями и финансовыми расходами, так как менять придется не только «регулировщиков». 

Вначале нужно снять неисправный механизм. Для этого обычно используется магнит, так как данная деталь уже способна свободно двигаться. Другое дело, когда она «прикипела» к поверхности – тогда потребуется специальный съемник. Второй этап заключается в промывке системы подачи смазывающей жидкости, замене масляного фильтра и заливке нового масла. Вдобавок придется предварительно проверить, подается ли масло в посадочное гнездо для гидрокомпенсаторов – потребуется лишь несколько раз прокрутить коленчатый вал.

Данный этап очень ответственен, так как монтаж деталей, к которым подается недостаточно масла, вызывает критические ударные нагрузки. 

Исходя из принципа работы гидрокомпенсаторов, после их замены не рекомендуется сразу же заводить мотор и выводить его в штатный режим. Ключом зажигания нужно лишь несколько раз провернуть коленчатый вал и выждать полчаса, а лучше час. За данный отрезок времени давление масла в системе нормализуется, а гидротолкатели сами «найдут» положенные им места. 

Однако возникает вопрос: сколько компенсаторов клапанов подлежат замене? Ответ на него находит непосредственно автовладелец. Например, из строя вышел 1 или 2 механизма. В таком случае, при отсутствии «свободных» денег, меняются только они, а остальные подвергаются ремонту или профилактике. Однако оптимальным решением считается комплексная замена, которая гарантирует отсутствие проблем в данной части ГРМ на довольно продолжительный период. Кроме того, рекомендуется использовать только качественно масло – оно способно продлить «жизнь» не только гидрокомпенсаторов, но и других компонентов двигателя, находящихся под нагрузкой.

Твитнуть

Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов ГРМ

Детали газораспределения двигателя во время работы подвергаются большим нагрузкам и высоким температурам. Они неравномерно расширяются при нагревании, потому что сделаны из разных сплавов. Для формирования нормальной работы клапанов, в конструкции должен быть предусмотрен специальный тепловой зазор между ними и кулачками распределительного вала, который закрывается при работающем двигателе.

Зазор всегда должен находиться в установленных пределах, поэтому клапаны необходимо периодически регулировать, то есть подбирать толкатели или шайбы подходящего размера. Избавиться от необходимости регулировать тепловой зазор и снизить шум при холодном двигателе позволяют гидрокомпенсаторы.

Содержание

  1. Конструкция гидрокомпенсатора
  2. Как работают гидрокомпенсаторы
  3. Виды гидравлических компенсаторов
  4. Плюсы и минусы
  5. Возможные неисправности и их причины

Конструкция гидрокомпенсатора

Гидравлические компенсаторы автоматически корректируют изменение теплового зазора. Приставка «гидро» обозначает действие некоторой жидкости в работе изделия. Эта жидкость представляет собой масло, подаваемое под давлением к компенсаторам. Сложная и точная пружинная система внутри регулирует зазор.

Использование гидрокомпенсаторов имеет следующие преимущества:

  • нет необходимости в периодической регулировке клапанов;
  • правильная работа ГРМ;
  • снижение шума при работе двигателя;
  • увеличение ресурса узлов газораспределительного механизма.

Основными узлами гидрокомпенсатора являются:

  • корпус;
  • плунжер или плунжерная пара;
  • втулка плунжера;
  • пружина плунжера;
  • плунжерный клапан (шаровой).

Как работают гидрокомпенсаторы

Работу устройства можно описать в несколько этапов:

  • Кулачок распредвала не оказывает давления на компенсатор и обращен к нему тыльной стороной, с небольшим зазором между ними. Плунжерная пружина внутри компенсатора выталкивает плунжер из втулки. В этот момент под плунжером создается полость, которая заполняется маслом под давлением через совмещенный канал и отверстие в корпусе. Объем масла наполняется до необходимого уровня и шариковый клапан закрывается пружиной. Толкатель упирается в кулачок, движение плунжера прекращается и масляный канал закрывается. В этом случае зазор исчезает.
  • Когда кулачок начинает проворачиваться, он нажимает на гидрокомпенсатор и перемещает его вниз. Из-за скопившегося объема масла плунжерная пара становится жесткой и передает усилие на клапан. Клапан под давлением открывается и топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания.
  • При движении вниз некоторое количество масла вытекает из полости под плунжером. После того как кулачок прошел активную фазу воздействия, рабочий цикл повторяется снова.

Гидравлический компенсатор также регулирует зазор, возникающий в результате естественного износа деталей ГРМ. Это простой, но в тоже время сложный по изготовлению механизм с точной подгонкой деталей.

Правильная работа гидрокомпенсаторов во многом зависит от давления масла в системе и его вязкости. Очень вязкое и холодное масло не сможет в необходимом количестве попасть в тело толкателя. Низкое давление и утечки также снижают эффективность механизма.

Виды гидравлических компенсаторов

В зависимости от комплектации ГРМ, существуют четыре основных типа гидрокомпенсаторов:

  • гидротолкатели;
  • роликовые гидравлические толкатели;
  • гидроопоры;
  • гидравлические опоры, которые устанавливаются под коромысла или рычаги.

Все типы имеют немного разную конструкцию, но имеют одинаковый принцип действия. Наиболее распространены в современных автомобилях обычные гидравлические толкатели с плоской опорой под кулачок распредвала. Эти механизмы устанавливаются непосредственно на стержень клапана. Кулачок распределительного вала воздействует непосредственно на гидротолкатель.

Когда распредвал находится в нижнем положении, под рычаги и коромысла устанавливаются гидравлические опоры. В этом расположении кулачок толкает механизм снизу, а усилие передается на клапан с помощью рычага или коромысла.

Роликовые гидроопоры работают по тому же принципу. Для уменьшения трения используются ролики, контактирующие с кулачками. Роликовые гидроопоры в основном используются на японских двигателях.

Плюсы и минусы

Гидравлические компенсаторы предотвращают многие технические проблемы при работе двигателя. Нет необходимости регулировать тепловой зазор, например, шайбами. Гидротолкатели также снижают шумовые и ударные нагрузки. Плавная и правильная работа снижает износ деталей газораспределительного механизма.

Среди достоинств есть и недостатки. Двигатели с гидравлическими компенсаторами имеют свои особенности. Самая очевидная из них — неровная работа холодного двигателя при запуске. Присутствуют характерные стуки, которые исчезают при достижении температуры и давления. Это связано с недостаточным давлением масла при запуске. Оно не поступает в компенсаторы, поэтому возникает стук.

Еще один минус — стоимость запчастей и услуг. При необходимости замены ее стоит доверить специалисту. Гидрокомпенсаторы требовательны также к качеству масла и работе всей системы смазки. Если вы используете масло низкого качества, то это может напрямую повлиять на их работу.

Возможные неисправности и их причины

Возникающий стук указывает на неисправность в газораспределительном механизме. Если есть гидравлические компенсаторы, причиной может быть:

  • Неисправность самих гидротолкателей — выход из строя плунжерной пары или заклинивание плунжеров, заклинивание шарикового клапана, естественный износ;
  • Низкое давление масла в системе;
  • Масляные каналы забиты в головке блока цилиндров;
  • Попадание воздуха в систему смазки.

Обычному водителю может быть довольно сложно найти неисправный компенсатор зазора. Для этого можно, например, использовать автомобильный стетоскоп. Достаточно послушать каждый гидрокомпенсатор, чтобы определить поврежденный по характерному стуку.

Кроме того, можно проверить работу компенсаторов, можно при возможности снятия их с двигателя. Они не должны сжиматься в заполненном состоянии. Некоторые типы можно разобрать и определить степень износа внутренних деталей.

Низкое качество масла приводит к засорению масляных каналов. Это можно исправить, заменив само масло, масляный фильтр и очистив сами гидрокомпенсаторы. Можно промывать специальными жидкостями, ацетоном или высокооктановым бензином. Что касается масла, если проблема в нем, то после замены это должно помочь устранить стук.

Специалисты рекомендуют заменять не отдельные компенсаторы, а все сразу. Это нужно делать через 150-200 тысяч километров пробега.  На таком расстоянии они изнашиваются естественным образом.

При замене гидравлических компенсаторов следует учитывать некоторые нюансы:

  • Новые гидравлические толкатели уже заполнены масляным составом. Это масло удалять не нужно. Масло смешивается в системе смазки и воздух не попадает в систему;
  • После мойки или разборки нельзя ставить «пустые» компенсаторы (без масла). Так воздух может попасть в систему;
  • После установки новых гидравлических компенсаторов рекомендуется несколько раз провернуть коленчатый вал. Это необходимо, что бы плунжерные пары пришли в рабочее состояние и увеличилось давление;
  • После замены компенсаторов рекомендуется заменить масло и фильтр.

Чтобы гидравлические компенсаторы вызывали как можно меньше проблем во время работы, используйте высококачественное моторное масло, рекомендованное в руководстве по эксплуатации автомобиля. Также необходимо соблюдать правила замены масла и фильтров. При соблюдении этих рекомендаций гидрокомпенсаторы прослужат долго.

Принцип работы гидрокомпенсатора клапанов: Типы, устройство, неисправности

Click to rate this post!

[Total: 2 Average: 4. 5]

  • Типы — какие бывают?
  • Устройство
    • Видео с объяснением устройства
  • Принцип работы
  • Распространенные неисправности
  • Профилактика и ремонт

Принцип работы гидрокомпенсатора клапанов заключается в автоматической регулировке зазоров в газораспределительном механизме. Он также служит для нивелирования выработок, возникших вследствие естественного износа деталей ГРМ

Типы  гидрокомпенсаторов

В зависимости от конструкции и расположения существует несколько типов:

  • Гидротолкатель. Ввиду своей простоты и надежности, получил наибольшее распространение, в особенности на моторах зарубежных производителей;
  • Гидроопора. Ставится там, где импульс от эксцентрика идет не напрямую, а через рычаг;
  • Гидроопора для установки в рычаги и коромысла. Модернизированный вариант гидроопоры. Монтируется непосредственно в одну из деталей в системе газораспределения;
  • Роликовый гидротолкатель. Рабочей частью является ролик. В остальном функционирует так же, как остальные представители.

Устройство гидрокомпенсатора

Для примера рассмотрим самый распространенный тип, широко применяемый на современных авто – гидротолкатель. Он устанавливается в специально предназначенную полость головки блока цилиндров между кулачком распределительного вала и наконечником стержня впускного или выпускного клапана.

Видео

Состоит из следующих частей:

  • корпус – служит для восприятия усилия от эксцентрика распределительного вала, а также фиксирует положение в теле головки блока цилиндров;
  • плунжер – перемещает корпус до полного устранения зазора, а также передает нагрузку дальше;
  • втулка – передает полученное усилие на стержень;
  • пружина плунжерной пары – разводит подвижные части относительно друг друга;
  • шарик – запирает масляный канал после наполнения;
  • пружина шарика – является движущей силой в перекрывании сообщения между камерами;
  • фиксирующий колпачок – удерживает шариковый запорный механизм на своем месте.

Принцип работы гидрокомпенсатора

После запуска двигателя, масляный насос начинает нагнетать смазку в систему. На стенке цилиндрической полости, в головке блока цилиндров, имеется выходное отверстие, связанное с основной магистралью системы смазки.

На корпусе гидротолкателя имеется кольцевая проточка, которая расположена на одном уровне с каналом в ГБЦ, и отверстие, ведущее во внутреннее пространство. Взаимное расположение канальцев рассчитано таким образом, что они становятся соосными в момент, когда эксцентрик двигается в режиме холостого хода.

Под действием давления внутрь нагнетается смазочный материал. С внутренней стороны, между плунжером и корпусом, также имеется выемка, через которую смазка попадает внутрь. Продавливая сопротивление пружинки, масло поступает под плунжер, толкая его.

Это происходит до тех пор, пока гидрокомпенсатор с верхней стороны не упирается в кулачок распределительного вала, а с нижней – в стержень. Далее давление в пространстве внутри втулки и над ней выравнивается, и этот объем герметично закупоривается.

Таким образом, температурный зазор в газораспределительном механизме исчезает. Поэтому усилие от эксцентрика распредвала передается полностью, обеспечивая заложенное конструкторами функционирование узла.

Гидрокомпенсатор

Неисправности. На выход из строя гидравлического компенсатора, в первую очередь, указывает характерный стук при запуске двигателя. На начальном этапе посторонний шум при прогреве мотора может пропадать по истечении некоторого времени, обычно после прогрева.

Но если не принять мер, продолжив эксплуатацию автомобиля, последует полный отказ. Следствием этого будет являться снижение мощности ДВС, повышенный расход топлива, а также ускоренный износ деталей ГРМ.

Распространенные неисправности гидрокомпенсаторов

Самые распространенные неисправности можно разделить на несколько категорий:

  1. засорение продуктами разложения масла или другими инородными телами. Здесь основной причиной становится использование некачественной смазки, которая может деградировать и расслоиться, или попадание посторонних засорителей. Сгустки с высокой вязкостью, а иногда даже затвердевшие частички, могут закупорить систему как на уровне подвода, так и внутри гидрокомпенсатора. Это либо полностью парализует работу, либо затрудняет ее;
  2. недостаточное наполнение. Может быть как следствием загрязнения, так и указывать на низкое давление, создаваемое насосом. В случае с насосом, проблема нуждается в немедленном разрешении, так как страдают не только компенсаторы, но и все трущиеся элементы;
  3. выработка в плунжерной паре. При этом не обеспечивается полное запирание смазочного материала внутри втулки или, в запущенных случаях, ее заклинивание;
  4. дисфункция шарикового запорного устройства. Наиболее частой причиной становится засорение. Плунжерная пара перестает выполнять свои функции. Появляются ударные нагрузки;
  5. появление задиров и шероховатостей на стенках компенсатора и в выемке ГБЦ. При этом затрудняется возвратно-поступательное движение. Это, в особо запущенных случаях, может привести к неполному закрытию впускного или выпускного канала и даже заклиниванию.

Профилактика и ремонт

Наиболее простой и надежный способ профилактики вытекает из разносторонности работы гидрокомпенсатора клапана – использование хорошего моторного масла с требуемыми показателями вязкости. Конструкция проста и надежна, ломаться при должном обслуживании нечему, поэтому этот узел рассчитан на весь срок службы ДВС.

Если поломка явилась следствием какого-либо механического дефекта – здесь поможет только замена. Для замены необходимо произвести демонтаж распредвала.

Если причина поломки засорение – можно попробовать восстановить путем чистки. Для этого компенсатор нужно разобрать.

Разборка. Самый простой способ – обмотать тряпкой и несколько раз несильно ударить о нетвердую поверхность (дерево, пластик), сориентировав его так, как он стоит в ГБЦ. При этом внутренняя подвижная часть должна выйти из своего посадочного места.

Никаких стопорных приспособлений там нет. Также можно использовать щипцы с мягкими губками и вытащить плунжерную пару, потянув за втулку. Ни в коем случае нельзя использовать пассатижи или другой металлический инструмент, так как можно поцарапать или деформировать рабочие поверхности.

Далее нужно разъединить плунжерную пару и снять пружину. После этого снять удерживающий колпачок и извлечь шарик с пружинкой.

Очистка. Ввиду отсутствия резиновых уплотнителей и других элементов, подверженных химическому воздействию, промывку можно производить любой жидкостью для очистки замасленных поверхностей.

Использовать металлические скребки или щетки нельзя, так как подгонка очень точная, и малейшие механические повреждения могут в дальнейшем вызвать поломку. После промывки тщательно высушить все элементы. Продуть сжатым воздухом.

Перед сборкой можно добавить внутрь немного масла (но не нужно наполнять полностью). Это позволит сократить время установления рабочего состояния после пуска двигателя.

Автомобильный гидрокомпенсатор: принцип работы и устройство

Эти детали вошли в конструкцию автомобиля сравнительно недавно. В 60-х ими стали комплектовать некоторые модели машин. Устройство и принцип работы гидрокомпенсатора интересны многим водителям, а значит, нужно рассказать о них.

Что он делает?

Когда мотор заведен, все детали в его конструкции нагреваются до достаточно высоких температур.

Еще из школьного курса физики всем известно, что при нагреве тела расширяются. Для того, чтобы избежать поломок, укоренного износа отдельных деталей, всего двигателя существуют специальные тепловые зазоры. Когда двигатель разогревается, они поглощаются вследствие увеличения размеров тех или иных деталей. Но по мере того, как узлы изнашиваются, размеры их при нагреве не могут поглотить тепловой зазор. Это не лучшим образом сказывается на динамических и других характеристиках силовых агрегатов.

Зачем гидрокомпенсатор в автомобиле

Тепловой зазор в приводном механизме клапана очень сильно влияет на качество работы, да и вообще на работоспособность двигателя. Вследствие естественного износа деталей расстояния на клапанах постоянно меняются. Еще в самом начале истории ДВС эти зазоры регулировали при помощи обыкновенного гаечного ключа. Этот процесс требовал регулярности, что значительно повышало трудоемкость и цену за эту процедуру.

Поэтому инженеры, чтобы облегчить жизнь автолюбителям, разработали гидрокомпенсатор. Принцип работы его заключается в поглощении зазоров между рабочими частями распределительного вала, а также между рокерами, коромыслами, клапанами и штангами. При этом эта компенсация не должна зависеть от температур или степени износа деталей и узлов.

Виды гидрокомпенсаторов

Устанавливать эти узлы можно на любые типы механизмов ГРМ. В зависимости от того, какой конструкции ГРМ, существует четыре базовых вида гидрокомпенсаторов. Это толкатели, гидроопоры для рычагов или же коромысел, а также роликовые толкатели.

Несмотря на то, что конструкция механизмов разная, принцип действия их одинаковый. Все они предназначены для компенсации зазоров между толкателями клапанов и распределительными валами.

Так, например, принцип работы гидрокомпенсаторов на «Шевроле Нива» в том, что вместо традиционных регулирующих зазоры винтов теперь в ГБЦ применили плунжерные пары. К этим парам из смазочной системы поступает гидравлическая рабочая жидкость. Это заставляет рычаг все время прижиматься к кулачку распредвала. С такими устройствами отпадает необходимость в регулировке зазоров.

Из истории создания этого механизма

Известно, что самым первым автомобилем, который укомплектовали этими небольшими узлами, является «Кадиллак 452». Его собирали в 1930 году. В качестве силового агрегата использовали V16. Об удобстве обслуживания и ремонта авто тогда еще не задумывались, поэтому гидрокомпенсатор, принцип работы его был придуман значительно позже. Так, есть информация, то популярность этих механизмов пришла в 80-е, когда рынок наполнился японскими авто.

Как устроен гидрокомпенсатор

Среди основных деталей этого механизма можно выделить корпус, плунжерную пару, пружину и обратный клапан.

В качестве корпуса (а корпус может быть различным в зависимости от конструкции привода) может выступать цилиндрические толкатели, коромысло, либо части ГБЦ.

Принцип работы гидрокомпенсатора авто построен на плунжерной паре. Она, в свою очередь, состоит из втулки, которая позволяет плунжеру двигаться в определенном направлении. Также в конструкции можно выделить плунжер. Это стальной цилиндр, который в нижней части имеет отверстие. Отверстие это соединяет полости внутри детали и под ней.

Некоторые конструкции, где имеется одноплечный рычаг, предусматривают плунжеры без внутренних полостей. Плунжерная пружина располагается между самим плунжером и втулкой. В качестве обратного клапана используют стальной шарик с пружинкой.

Принцип работы гидрокомпенсатора клапанов

Итак. В тот момент, когда кулачок распределительного вала находится относительно толкателя своей обратной стороной, он ничего не сжимает.

Пока двигатель холодный, между кулачком и толкателем существует зазор. Пружина при приложении силы на нее начнет толкать плунжер до тех пор, пока расстояние не исчезнет полностью. Вместе с этим масло из смазочной системы автомобиля поступает через подпружиненный клапан с шариком во внутреннюю полость компенсатора.

С проворачиванием распределительного вала кулачок давит на корпус толкателя. Так, корпус под давлением двигается вниз, закрывая смазочные каналы. Шариковый клапан в это время закрыт, а давление гидравлической жидкости под плунжером растет. Так как сжать жидкость невозможно, пара работает по принципу жесткой опоры, а усилие кулачка передается штоку клапана. Кстати, такой принцип работы гидрокомпенсаторов «Приоры» отлично себя показал.

Хоть зазор, который есть в плунжерной паре равен всего 0,8 мкм, масло все-таки в небольшом количестве выходит через технологическую полость между плунжером и втулкой. Так, толкатель слегка опускается. Размеры просадки могут зависеть от количества оборотов коленчатого вала.

При увеличении оборотов уменьшается уровень утечек гидравлической жидкости из-под плунжера.

Зазор (в тот момент, когда кулачок распредвала сходит с толкателя) компенсируется посредством силы возвратной пружины, а также давления масла. Этот принцип работы гидрокомпенсатора авто помогает обеспечить полное отсутствие лишних расстояний между элементами. Этого удается достигать за счет жестких связей между узлами газо-распределительного механизма. Когда двигатель нагревается, размеры деталей компенсатора также меняются, однако эти изменения компенсируются практически мгновенно.

Достоинства и недостатки

Использование этих механизмов позволил автомобилистам избежать процедуры регулировки зазоров клапанов вручную. К тому же работа двигателя стала более мягкой. Значительно снизились ударные нагрузки, что позволило продлить ресурс деталей ГРМ и снизить шумовые эффекты при работе агрегата. Гидрокомпенсатор, принцип работы его также позволил более точно соблюдать время фаз распределения газов. Это лучшим образом сказалось на сохранности силовых агрегатов, мощности, динамике и расходе топлива.

Среди недостатков выделяют некачественный и шумный запуск холодного мотора.

В первые несколько секунд давление масла еще не дошло до нужного уровня, поэтому компенсаторы могут немного стучать. Это актуально даже на иномарках, ведь принцип работы гидрокомпенсаторов «Грейт Вол» мало чем отличается от отечественных разработок.

Причины выхода деталей из строя

Несмотря на простоту конструкции, эти узлы также выходят из строя. В большинстве случаев самая популярная причина – это грязные смазочные каналы мотора. Либо сильный износ рабочей части клапана обратного хода. Загрязнение может возникнуть в результате применения неправильного масла, замена, проведенная не вовремя, или же поломка масляного фильтра.

Если увеличен посадочной зазор плунжерной пары, технологическая утечка масла может возрасти. Теряется жесткость, с которой работает гидрокомпенсатор, принцип работы его таков, что давление масла должно присутствовать обязательно. То же самое случается, если сильно износился обратный клапан камеры высокого давления.

Внутри гидрокомпенсатор обязательно должен быть заполнен смазочной гидравлической жидкостью.

Если в полости есть воздух, то зазоры будут компенсироваться не полностью, а то и вовсе не будут. В этом случае может помочь ремонт гидрокомпенсаторов. Также ремонт может потребоваться в случае, если деталь заклинило, в механизм попали посторонние частицы.

Как этого избежать?

Следует держать в чистоте внутренности двигателя. Рекомендуется регулярно проводить замену смазок и фильтров в рекомендованный производителем срок. Также следует регулярно промывать мотор перед заменой смазки. Нужно знать, что небольшие зазоры в гижркомпенсаторе требуют применения очень качественных масел. Можно использовать синтетические или же полусинтетические масла средней вязкости.

Диагностика и ремонт гидрокомпенсаторов

Диагностировать сломанный элемент можно по характерному стуку.

Затем подозрительный механизм нужно извлечь и визуально осмотреть на предмет износа и повреждений. Если деталь загрязнилась, рекомендуется промыть ее в ацетоне.

Чтобы элементы работали исправно, есть специальная присадка для гидрокомпенсаторов. Средство позволяет устранить причины шумы механизма при работе, а также эффективно очищает данную деталь.

Гидрокомпенсаторы

2.08.2014 / 25.04.2018   •   15150 / 2842

Большое значение для надежной работы клапанного механизма имеет выполнение своих функций толкателями клапанов.

Толкатели клапанов предназначены для непосредственной передачи движения клапанам или штангам механизма газораспределения. Толкатели воспринимают передающиеся от кулачка боковые усилия, вследствие чего стержни и направляющие втулки как боковых, так и подвесных клапанов от этих усилий разгружаются.
В процессе работы двигателя детали клапанного механизма нагреваются, что приводит к увеличению их в размерах. Это ведет к тому, что клапан перестанет плотно закрываться и появится пространство между седлом и тарелкой клапана. Для того чтобы обеспечить бесперебойную работу двигателя, в клапанном механизме предусмотрен тепловой зазор (для впускных клапанов — от 0,15 до 0,25 мм, для выпускных — от 0,20 до 0,35 мм и более).

Величина и характер изменения зазора зависят от температурного режима двигателя, конструкции механизма газораспределения и материалов его деталей. Зазоры между клапаном и толкателем с увеличением температуры уменьшаются. Это происходит по тому, что при нагреве длина клапана увеличивается на большую величину, чем высота головки блока. На двигателях с нижним расположением распределительного вала, зазор между клапаном и ударником коромысла клапана при повышении температуры деталей наоборот, увеличивается. Это объясняется, тем, что при нагреве двигателя увеличение высоты цилиндра и головки блока оказывается большим, чем удлинение штанги толкателей.

При эксплуатации двигателя происходит естественный износ деталей газораспределительного механизма, приводящий к увеличению теплового зазора.

Наличие повышенных зазоров отрицательно сказывается на работе механизма газораспределения, вызывая стук при подъеме и посадке клапана и повышенный износ соприкасающихся поверхностей. Возникают опасные удары клапана о седло, приводящие к разрушению опорной поверхности, потери компрессии, а выпускных клапанах — к обгоранию тарелки и седла клапана. С увеличением зазоров ухудшается также наполнение двигателя.

Для обеспечения плотности посадки клапана в седло в двигателях предусматривается устройство для регулировки зазора между клапаном и затылком кулачка или между клапаном и толкателем, или между клапаном и ударником коромысла. Зазор обычно регулируют при помощи ввертываемого в верхнюю часть толкателя и закрепляемого с помощью контр гайки болта.

Регулировка зазоров является регулярной процедурой при техническом обслуживании автомобиля.
В современном двигателе строении получили большое распространение гидравлические толкатели. Они автоматически выбирают зазор между стержнем клапана и толкателем (или коромыслом).Гидравлические компенсаторы (гидрокомпенсаторы) зазоров в клапанном механизме обеспечивают его безударную работу и полное закрытие клапанов.

Принцип действия гидрокомпенсатора заключается в автоматическом изменении длины гидрокомпенсатора на величину равную зазору в ГРМ. Это происходит за счет перемещения его деталей под действием пружины и подачей масла из системы смазки двигателя.

Гидравлический толкатель состоит из: корпуса, пружины плунжера, плунжерной пары, и обратного клапана.

  • Корпус — в зависимости от конструкции привода клапанов, это коромысло, цилиндрический толкатель, или часть головки блока цилиндров.
  • Плунжерная пара состоит из: втулки (обеспечивающей движение плунжера в строго заданном направлении) и плунжера — стального подвижного цилиндра с отверстием в нижней части. Зазор между этими двумя деталями составляет 0,005 — 0,008 мм.
  • Пружина плунжера расположена между ним и втулкой, удерживает обратный клапан.
  • Обратный клапан , как правило, представляет собой стальной шарик, прижимаемый пружиной.

Гидрокомпенсатор в толкателе с верхним распредвалом работает следующим образом:

Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, не передает на него усилие, и плунжерная пружина свободно выдвигает плунжер из втулки, выбирая тем самым необходимый зазор. Образовавшаяся полость под плунжером, через шариковый клапан вбирает в себя масло. После того как масло заполнит полость, срабатывает шариковый клапан, который под действием своей пружины, закрывая появившуюся полость.
Поворачиваясь выпуклым профилем к толкателю, кулачок нажимает на него и перемещает его вниз. В течении этого воздействия гидравлический толкатель передает усилие на клапан как «жесткий» узел, так как обратный клапан закрыт, и масло в замкнутой полости не сжимается. Во время нижнего перемещение толкателя и плунжерной пары, небольшая часть масла выдавливается через зазоры из полости под плунжером. Длина гидрокомпенсатора незначительно уменьшается и образуется тепловой зазор между кулачком и толкателем. Ушедшее масло вновь восстанавливается из системы смазки двигателя.

Тепловое расширение деталей клапанного механизма приводит к изменению объема «восстанавливающей» порции масла и длину гидрокомпенсатора, то есть он автоматически восстанавливает зазор, как от теплового расширения материала, так и от естественного износа деталей газораспределительного механизма.
Гидравлические толкатели работают надежно лишь при применении масла высокого качества, сохраняющего при изменении температуры примерно постоянную вязкость.

Расположение гидрокомпенсаторов в толкателе с нижним распредвалом, в коромысле и в опоре рычага привода клапана ГРМ:

Где: 1 — кулачок; 2 — плунжер; 3 — втулка плунжера; 4 — полость под плунжером; 5 — плунжерная пружина; 6 — пружина обратного клапана; 7 — фиксирующее кольцо; 8 — рычаг привода клапана; 9 — сливное отверстие.

Источник: motorzona.ru

Чем хороши гидрокомпенсаторы и почему многие от них отказываются?

    Главная
  • Статьи
  • Прошла любовь: чем хороши гидрокомпенсаторы и почему многие от них отказываются

Автор: Михаил Баландин

Было время, когда наличие гидрокомпенсаторов в моторе считалось признаком лакшери: у наших Лад, Жигулей и Москвичей их не было никогда, и самостоятельная регулировка клапанов (точнее, их тепловых зазоров) на «шестёрке» была той работой, которую мог выполнить в гараже любой настоящий мужик. А потом появились иномарки, и отечественные водители узнали про существование «гидриков». Массово с ними познакомились с появлением Нексий: у этой самой доступной иномарки гидрокомпенсаторы были. А вот у её главного конкурента в середине нулевых – Логана – зазоры регулировались почти так же, как на Жигулях.

 

Казалось, что установка гидрокомпенсаторов – процесс настолько позитивный, что назад пути не будет. Однако нет. Они есть далеко не везде, и создаётся впечатление, что в современных моторах им не место. Почему так получилось?

«Потому что тишина должна быть»

Как известно, тепловые зазоры клапанов существуют для того, чтобы компенсировать тепловое расширение металла при его нагреве. Именно поэтому, кстати, регулируют зазоры на полностью остывшем моторе. На горячем моторе этих зазоров просто нет (на тёплом они есть, но меньше, чем на холодном). Речь идёт о сотых долях миллиметра, поэтому соблюдение технологии при регулировке зазоров – это очень важно.

Регулировка может быть разной. Где-то достаточно вставить между толкателем и кулачком распредвала щуп и покрутить ключиками две гайки, где-то после замера зазоров надо подбирать новые толкатели или регулировочные шайбы. Первый путь – самый простой, но и регулировка по такому принципу обычно требуется чаще более дорогого и сложного подбора шайб или толкателей. В общем, либо регулировать зазоры приходилось довольно часто, либо – не слишком дёшево. Хотелось придумать какую-то систему, которая избавит от этой процедуры навсегда. И тогда появились гидрокомпенсаторы.

Устройство у них не слишком сложное: внутри корпуса стоит плунжер, поршень с обратным клапаном (обычно простой металлический шарик) и возвратная пружина, которая толкает плунжер. Принцип работы «гидрика» тоже не самый сложный. Когда кулачок распредвала от него отвёрнут (то есть не давит на него), пружина выталкивает плунжер, и в полость под ним набирается масло. Забор масла идёт до тех пор, пока плунжер движется, то есть до тех пор, пока не исчезнет зазор между кулачком распредвала и гидрокомпенсатором. Как только зазор выбран, шарик запирает клапан. В этот момент компенсатор сжиматься не способен, и кулачок вала начинает толкать через него шток клапана. Процессы повторяются с каждым оборотом распредвала.

Это – самая простая схема. Бывает, конечно, что «гидрики» меняют место своего положения. В нижневальных моторах гидрокомпенсаторы стоят под рычагами и коромыслами и работают в положении «вверх ногами» – кулачки распредвала толкают их снизу. Для нас это в некоторым смысле экзотика: подавляющее большинство машин на наших дорогах ездят с моторами, в которых распредвалы стоят сверху. Впрочем, сути это не меняет, и принцип работы у всех компенсаторов один. 

Вроде бы всё просто, зато какой эффект! Точнее, несколько эффектов.

Самый заметный и важный для владельца автомобиля – это заметно более тихая работа мотора. Действительно, гидрокомпенсаторы способны практически полностью уничтожить основной источник шума под клапанной крышкой – тепловые зазоры клапанов. Как бы ни старались инженеры, а зазоры всё равно со временем меняются, что ведёт к росту шума из-под клапанной крышки. И в любом случае эти зазоры есть, а значит, есть и шум.

Второе преимущество гидрокомпенсаторов – это их способность подстраиваться под естественный износ некоторых деталей. То есть они сами выбирают образующийся со временем ненужный зазор в механизме. И это тоже приводит к снижению шума, а ещё – и к некоторому положительному влиянию на ресурс ГРМ. Например, с ними не так быстро изнашиваются кулачки распредвалов (если, конечно, гидрокомпенсаторы стоят исправные, а не заклинившие).

Ну и последнее – это отсутствие необходимости регулярной проверки тепловых зазоров клапанов и их периодической регулировки. С этим гидрокомпенсаторы успешно справляются сами.

Вроде бы плюсов много. К сожалению, минусы тоже есть.

Лучшая деталь – отсутствующая

Несмотря на то что польза от компенсаторов несомненно есть, вместе с этой пользой появляются и некоторые сложности. Как ни крути, а рабочее тело гидрокомпенсаторов – это масло. И если с ним что-то идёт не так, работать они не будут.

И вот тут начинаются сложности. Низкое давление – не работают, забитые каналы ГБЦ – не работают, некачественное или старое масло – не работают. Даже упущенный уровень масла приведёт к тому, что в ГБЦ появится неприятный шум. 

Кстати, с маслом и гидрокомпенсаторами связана история, которая наглядно иллюстрирует ситуацию. В фордовских моторах Zetec-E, которые стояли на первых Ford Escort и на Ford Mondeo, были гидрокомпенсаторы. Но с появлением первого поколения Фокусов, где стояли эти же моторы, гидрокомпенсаторы из них вытащили и поставили толкатели (причём даже без регулировочных шайб, хотя на европейских Фокусах они были). Почему? Да потому что в США эти Фокусы стоили копейки (ладно – центы), покупала их голь перекатная, а к обслуживанию относились соответственно американскому менталитету и собственному статуту – кое-как. И гидрокомпенсаторы в моторах, в которых по 30-40 тысяч километров не меняли масло, жить никак не хотели. Так что качество масла для машин с этими деталями – не пустой звук.

Второй момент – это наличие пусть и простенького, но механизма внутри «гидрика». Со временем он изнашивается (хуже ходят подвижные части, залипает шарик клапана, появляются не предусмотренные конструкцией зазоры, меняет характеристики пружина плунжера). В этом случае он либо клинит, либо не запирает внутри себя масло. Плохо и то, и другое. В первом случае он стремительно сжирает кулачки распредвала, во втором – начинает стучать (и тоже убивает распредвал), а в самых запущенных случаях не может нормально двигать клапан, постепенно «отключая» цилиндр.

И ещё один недостаток моторов с гидрокомпенсаторами – это повышенный шум сразу после пуска мотора. В первые секунды им тяжело наполняться густым маслом, и в момент этого переходного процесса сразу после пуска они могут здорово бренчать. Впрочем, если сами они исправны и нет проблем с качеством масла и его давлением, шум быстро проходит.

Как проверить?

Вот тут сейчас будет очень коротко и грустно: качественно проверить «гидрики» можно только после их снятия. Можно, конечно, послушать работу мотора (лучше стетоскопом) и проверить, нет ли подозрительного стука под клапанной крышкой над одним из цилиндров. Если звук локализован чётко, вероятность неисправности гидрокомпенсатора очень высокая. Правда, тут возникает множество вопросов: стучит ли он из-за износа или недостатка давления масла, в каком состоянии находятся масляные каналы ГБЦ, нет ли износа кулачка распредвала, а если есть, то по какой причине этот износ начался? И в конце концов всё равно придётся вытаскивать «гидрики».

Дальше всё намного проще: заполненный маслом гидрокомпенсатор сжиматься не должен, пустой – должен. Если пустой «гидрик» не сжимается, он заклинил, если сжимается полный – износился плунжерный механизм.

Иногда компенсаторы ремонтируют. Разбирают, хорошо промывают, затем собирают заново. В зависимости от особенностей конструкции «гидрика» (не все они хорошо поддаются разборке, а главное – сборке), эта операция может привести к успеху. Но чаще всё-таки приходится покупать новые гидрокомпенсаторы. 

Не думаю, что кто-то из читателей захочет их менять своими руками (это довольно хлопотно, хотя не очень сложно), поэтому на этом вопросе останавливаться не буду. Но замечу, что ваш покорный слуга на восьмиклапанном моторе менял их прямо во дворе, хотя иногда при этом позволял себе немного сквернословия. Но не будем о грустном и перейдём к более интересному вопросу: почему многие считают, что эпоха «гидриков» заканчивается?

Быстрее, выше и ниже

Говорить о том, что гидрокомпенсаторов скоро не будет совсем, преждевременно. Тем не менее такая тенденция есть. И виновата в этом, как ни странно, та же экология.

Какие системы мы привыкли видеть в самых эффективных (а значит, и экологичных) моторах? В первую очередь – систему изменения высоты поднятия клапана. Конечно, уже почти у всех есть системы изменения фаз, но наиболее простым и популярным системам с гидравлическими фазовращателями наличие «гидриков» не мешает. А вот системам изменения поднятия клапанов оно иногда мешает существенно. И, по большому счёту, гидрокомпенсаторы там уже и не всегда нужны. Так зачем делать мотор сложнее и дороже?

Второй фактор – это наличие инертности. Как бы быстро ни работали «гидрики», им требуется время для набора и выпуска масла. Поэтому в некоторых моторах, особенно оборотистых, их не жалуют совсем. Например, в двигателях Honda, где они пропали в первую очередь на моторах с системой VTEC. Система и без того сложная, так что проще вернуть в регламент регулировку клапанов каждые 40 тысяч.

Есть ещё и другие факторы. Если у Жигулей можно было крутить клапаны каждые 20 тысяч, современные технологии позволяют сделать эту операцию необходимой раз в 90 тысяч. А так как в среднем гарантия на мотор у нас составляет не более 150 тысяч, то запариваться с «гидриками» смысла нет. Шум? Нестрашно – моторные отсеки, в отличие от арок, сейчас пытаются звукоизолировать более-менее качественно. 

И последнее – это неизбежный рост стоимости мотора с «гидриками». Даже самые бюджетные машины с рядными «четвёрками» сейчас 16-клапанные, так что такой мотор будет заметно дороже и тяжелее. А зачем, если ему отмеряют на заводе всего 150 тысяч пробега? И так пойдёт, без лишних деталей.

Получается, что в дорогих моторах клапанный механизм и без того слишком дорогой и сложный, а в недорогих «гидрики» ставить просто не хочется. Однако это не значит, что от них скоро все откажутся. Скорее всего, пока ДВС не умрут под натиском электрожужжалок, в некоторой их части компенсаторы будут стоять до последнего.

Опрос

Ваш мотор — с гидрокомпенсаторами?

практика ремонт и обслуживание

 

Новые статьи

Статьи / Интересно Премия «Автомобиль года» как зеркало состояния автомобильного рынка Буквально только что, на прошлой неделе, были объявлены итоги очередного конкурса «Автомобиль года». Казалось бы, какой «автомобиль года», если весь автомобильный рынок поражен тяжелейшим кр… 162 0 1 19.09.2022

Статьи / Интересно 5 причин покупать и не покупать BMW 1 series I E81/E82/E87/E88 Задний привод, отточенная управляемость, прекрасная эргономика, море драйва и удовольствие за рулем… Кажется, что BMW 1 series предлагает все это в компактной упаковке и, что важно, за вполн. .. 1319 4 1 18.09.2022

Статьи / Интересно Долгожданное прощание: почему погибла Lada Xray, но об этом никто не пожалел На прошлой неделе мы официально попрощались с Lada Xray: президент АВТОВАЗа Максим Соколов заявил, что модель никогда не вернется на конвейер. Это угадывалось еще весной, когда вслед за ост… 3547 11 1 16.09.2022

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв Полный привод, самый мощный мотор и силы в запасе: первый тест Chery Tiggo 8 PRO MAX Появление в российской линейке Chery модели Tiggo 8 PRO MAX можно назвать знаковым для бренда. Почему? Да хотя бы потому, что это первый с 2014 года полноприводный кроссовер Chery, приехавши… 18059 13 44 29.04.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Мотор от Mercedes, эмблема от Renault, сборка от Dacia: тест-драйв европейского Logan 1,0 Казалось бы, что нового можно рассказать про Renault Logan второго поколения, известный каждому российскому таксисту, что называется, вдоль и поперёк? Однако конкретно в этом автомобиле есть… 9779 10 41 13.08.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Haval Dargo против Mitsubishi Outlander: собака лает, чужестранец идет В дилерском центре Haval на юге Москвы жизнь кипит: покупатели разглядывают машины, общаются с менеджерами и подписывают какие-то бумаги. Пока я ждал выдачи тестового Dargo, такой же кроссов… 9542 4 54 13.09.2022

Простое управление потоком с посткомпенсацией

Такие термины, как посткомпенсация, разделение потока и предварительная компенсация, пригодятся при изучении предсказуемого управления потоком в гидравлических системах. Когда я начал изучать масляную гидравлику, у меня не было проблем с пониманием схем с предварительной компенсацией, но мне было очень трудно разобраться с посткомпенсацией. По какой-то причине концепция разделения потока казалась трудной для понимания, и из того, что я узнал, многие другие считают, что разделение потока трудно полностью понять.

Давление и поток через отверстие

Итак, что такое посткомпенсация, которую часто называют разделением потока? Прежде чем мы углубимся в это, некоторые спорят, являются ли вознаграждение за пост и разделение потока одним и тем же. Несмотря на мнения об обратном, я говорю, да, они есть. Одна из причин, по которой многие могут не согласиться, заключается в том, что многие веб-сайты, на которых обсуждается посткомпенсация и разделение потока, по моему мнению, написаны опытными инженерами для других высококвалифицированных инженеров. Они объясняют функцию и преимущества постоплаты, но не дают фундаментального объяснения основных принципов разделения потоков.

Чтобы понять, как работают компенсаторы давления, единственная вещь, которую вы должны понять, заключается в том, что когда масло течет через дозирующее отверстие, перепад давления (∆P) на нем увеличивается с увеличением расхода и уменьшается с размером отверстия. Поддержание постоянного перепада давления на диафрагме поддерживает стабильный расход независимо от того, используется ли предварительная компенсация (вверх по потоку от диафрагмы) или посткомпенсация (после диафрагмы). Основной целью любой системы управления потоком с компенсацией давления является поддержание стабильного потока к приводу за счет автоматической компенсации изменений давления, вызванного нагрузкой, что обеспечивает точное и предсказуемое управление функциями.

Простой запуск

Чтобы не усложнять обсуждение, на данном этапе мы не будем рассматривать насосы с регулируемым рабочим объемом, разгрузочные клапаны, определение нагрузки, эффективность, перегрев или насыщение потока. Вместо этого мы создадим базовую схему источника давления, состоящую из насоса с постоянным рабочим объемом, работающего с предохранительным клапаном, установленным, скажем, на 200 бар (3000 фунтов на кв. дюйм). Затем мы введем переменную нагрузку, представленную другим предохранительным клапаном, и предположим, что наша нагрузка может варьироваться от нуля до 100 бар (1500 фунтов на кв. дюйм). Наконец, мы добавим регулируемое дозирующее отверстие (игольчатый клапан), чтобы посмотреть, что произойдет (рис. 1) .

1. Эта модель может быть чрезмерно упрощена, но она показывает, что всякий раз, когда изменяется давление нагрузки, изменяется и ∆P на измерительном элементе, что приводит к изменению скорости привода.

Итак, две пилотные линии были подключены до и после ограничения (чтобы врезаться в вышеупомянутое ∆P), и они были подведены к обеим сторонам двухходового клапана, подпружиненного в открытом положении, и установлены выше по потоку отверстие. При такой настройке всякий раз, когда перепад давления, действующий на золотник, создает большее усилие, чем пружина смещения, золотник имеет тенденцию закрываться, что дросселирует поток и эффективно ограничивает ∆P (и, следовательно, поток) через отверстие в самом себе. -регулирующая мода. Это представляет собой управление потоком с предварительной компенсацией (рис. 2) .

2. Теперь наша схема стала намного лучше; мы устанавливаем скорость функции с помощью игольчатого клапана и наблюдаем, как наш поток остается стабильным и независимым от давления, вызванного нагрузкой.

Понимание основ

Важно понимать ключевую особенность этой системы: компенсатор нормально открытый , и он срабатывает (компенсирует) только после определенного перепада давления (порог которого определяется пружиной компенсатора ) достигается через дозирующее отверстие. Это означает, что такую ​​систему можно рассматривать как ограничитель расхода .

В нашем сценарии компенсационный клапан находится выше по потоку от отверстия, но вы можете разместить его ниже по потоку, и он будет работать точно так же. На мой взгляд, перемещение компенсатора вниз по течению действительно квалифицирует его как систему с посткомпенсацией (хотя и не подходит для разделения потока, что является другим обсуждением), но это не меняет того, что он по-прежнему подчиняется тому же принципу. Это по-прежнему ограничитель потока со смещенным открытием , в котором компенсирующий перепад давления на дозирующем элементе определяется пружиной (рис. 3) .

3. Размещение компенсационного клапана после отверстия приводит к тому, что усилие пружины определяет компенсирующий перепад давления на дозирующем элементе.

Нормально открытый регулятор расхода с посткомпенсацией часто встречается в клапанах регулирования расхода картриджного типа с фиксированным проходным сечением, поскольку это самая простая (и наименее дорогая) конструкция. Он состоит из одного подпружиненного золотника с отверстием (рис. 4) .

4. Нормально открытый регулятор расхода с посткомпенсацией часто используется в клапанах регулирования расхода картриджного типа с фиксированным проходным сечением.

Другой контур, аналогичный результат

Итак, теперь мы знаем, что для поддержания контроля насадке требуется постоянный перепад давления в 10 бар. Однако давление на входе в дроссель составляет 200 бар, поэтому для получения ∆P в 10 бар нам нужно 190 бар на выходе. Все, что нам нужно сделать, это придумать способ создать давление 190 бар на выходе из нашего отверстия, чтобы создать необходимый нам перепад. Мы можем сделать это, поместив последовательный клапан ниже по потоку от отверстия и отрегулировав его на 190 бар, как показано на Рис. 5 .

5. Размещение последовательного клапана после отверстия и настройка его на 190 бар создает давление 190 бар на выходе из отверстия.

Это другая схема, дающая аналогичный результат. Такое расположение обеспечивает одинаковый постоянный перепад давления в 10 бар на дозирующем элементе, что также обеспечивает независимое от нагрузки регулирование расхода. Обратите внимание, что это клапан последовательности , а не предохранительный клапан , и даже несмотря на то, что клапан и нагрузка соединены последовательно, давление, вызванное нагрузкой, не добавляется к его настройке, поскольку камера пружины вентилируется в бак. На самом деле сильные 19Пружина 0 бар может быть заменена управляющим давлением 190 бар, воздействующим на золотник, как показано на рис. 6 .

6. Замена сильной пружины, использованной на рис. 5, на управляющее давление 190 бар, действующее на золотник, также создает давление 190 бар на выходе из отверстия.

Таким образом, система с предварительной компенсацией основана на нормально открытом компенсаторе, который работает как ограничитель потока , который измеряет падение давления на отверстии и удерживает его ниже установленного пружиной значения. Система посткомпенсации работает как индуктор давления , обеспечивающий, чтобы давление после дозирующего элемента не падало ниже определенного значения, определяемого подачей управляющего давления (или, как в нашем упрощенном примере, очень сильной пружиной).

Понимание этого принципа (разница между ограничителем потока и индуктором давления ) открыло мне глаза, и как только я начал называть эти контуры этими именами, их функция стала мне ясна. Как эти компенсаторы ведут себя в системах с несколькими приводами в нормальных условиях и условиях насыщения потока, является еще одним интересным обсуждением, которое будет рассмотрено в следующем выпуске.

Сергей Сидоренко — специалист по гидравлике и консультант в Росарио, Португалия. Эта статья адаптирована из статьи «Управление потоком с посткомпенсацией для чайников» в его блоге «Поговорим о гидравлике », которую можно найти на его веб-сайте.

Гидравлические насосы с компенсацией давления — Womack Machine Supply Company

Компенсатор давления — это устройство, встроенное в некоторые насосы с целью автоматического уменьшения (или остановки) подачи насоса, если давление в системе, определяемое на выпускном отверстии насоса, превышает предварительно установленное желаемое максимальное давление (иногда называемое давлением «выстрела»). Компенсатор предотвращает перегрузку насоса в случае перегрузки гидравлической системы.

Компенсатор встроен в насос на заводе и обычно не может быть добавлен на месте. Любой насос с переменным рабочим объемом может управляться компенсатором. К ним относятся несколько типов аксиально-поршневых насосов и неуравновешенные (однолопастные) лопастные насосы. Радиально-поршневые насосы иногда могут иметь переменный рабочий объем, но они не подходят для этого. Большинство других объемных насосов прямого вытеснения, включая внутреннее и внешнее зацепление, сбалансированные (двухлопастные) лопастные, героторные и винтовые насосы, не могут быть изготовлены с переменным рабочим объемом.

На рис. 1 показана схема аксиально-поршневого насоса с обратным клапаном, регулируемого рабочего объема, управляемого компенсатором давления. Поршни, обычно 5, 7 или 9, перемещаются внутри поршневого блока, который соединен шпонкой с валом и вращается вместе с ним. Левые концы поршней прикреплены через шарнирные соединения к поршневым башмакам, которые упираются в наклонную шайбу и скользят по ней при вращении поршневого блока. Сам автомат перекоса не вращается; он установлен на паре цапф, поэтому он может поворачиваться от нейтрального (вертикального) положения до максимального угла наклона. Угол, который наклонная шайба образует с вертикалью, заставляет поршни двигаться, причем длина хода пропорциональна углу. Обычно при низком давлении в системе наклонная шайба остается под максимальным углом, удерживаемая силой пружины, гидравлическим давлением или динамикой конструкции насоса, а подача насоса остается максимальной. Компенсатор действует за счет гидравлического давления, получаемого внутри от выпускного отверстия насоса. Когда давление насоса поднимается достаточно высоко, чтобы преодолеть регулируемую пружину за поршнем компенсатора, достигается давление «срабатывания», и поршень компенсатора начинает тянуть наклонную шайбу обратно в нейтральное положение, уменьшая рабочий объем насоса и выходной поток. Пружина в компенсаторе может быть отрегулирована на желаемое максимальное или «стрелковое» давление.

 

 

Рис. 1. Схема поршневого насоса переменной производительности с обратным клапаном и встроенным компенсатором давления.

В рабочих условиях, при умеренной перегрузке системы, поршень компенсатора уменьшает угол наклона шайбы ровно настолько, чтобы давление в системе не превышало давление «срабатывания», отрегулированное на компенсаторе. При серьезных перегрузках компенсатор может отклонить шайбу обратно в нейтральное (вертикальное) положение, чтобы уменьшить подачу насоса до нуля.

Ограничители максимального смещения. Некоторые насосы доступны с внутренними упорами для ограничения угла наклона наклонной шайбы. Эти упоры ограничивают максимальный расход и ограничивают потребление л.с. насоса. Это могут быть фиксированные упоры, установленные на заводе и недоступные снаружи, или они могут регулироваться снаружи с помощью гаечного ключа.

Рычаг ручного управления. Некоторые насосы с компенсацией давления, особенно насосы с гидростатической трансмиссией, снабжены внешним рычагом управления, позволяющим оператору изменять угол наклона шайбы (и подачу) от нуля до максимума. На этих насосах компенсатор давления устроен так, чтобы блокировать ручной рычаг и автоматически уменьшать угол наклона шайбы, если возникает перегрузка системы, даже если рычаг управления оператором все еще сдвинут в положение максимального рабочего объема.

Где используются насосы с компенсацией давления
В основном компенсатор давления предназначен для разгрузки насоса, когда давление в системе достигает максимального расчетного давления. Когда насос разгружается таким образом, потребляется мало ВД и вырабатывается мало тепла, даже если давление остается на максимальном уровне, поскольку поток из насоса отсутствует.

Насосы с переменным рабочим объемом обычно дороже, чем насосы с постоянным рабочим объемом, но они особенно полезны в системах, где от одного насоса должно снабжаться несколько ответвленных контуров, и где полное давление может потребоваться одновременно более чем в одном ответвлении, и где насос должны быть разгружены, когда ни одна из ветвей не работает. Если в каждой ветви используются отдельные 4-ходовые клапаны, каждый клапан должен иметь золотник с закрытым центром. Входные порты на всех 4-ходовых клапанах должны быть подключены параллельно к насосной линии. Однако, если все контуры ответвлений управляются от параллельного клапана, насос переменной производительности с компенсацией давления может не понадобиться; насос с фиксированным рабочим объемом, шестеренчатый, лопастной или поршневой, может служить одинаково хорошо, потому что рядный клапан разгружает насос, когда все рукоятки клапанов находятся в нейтральном положении, но когда две или более рукояток перемещаются одновременно, их ответвления автоматически размещаются в параллельном соединении.

Как и во всех гидравлических системах, больше масла насоса будет поступать на ветвь с наименьшей нагрузкой. Ручки боковых клапанов можно модулировать для выравнивания потока на каждую ветвь. Когда в каждом ответвлении используются отдельные 4-ходовые клапаны, в контурах ответвлений могут быть установлены регулирующие клапаны потока, которые можно отрегулировать для получения желаемого расхода в каждом ответвлении.

На рис. 2 показан многоветвевой контур, в котором выгодно используется насос переменной производительности. Отдельные 4-ходовые клапаны с электромагнитным управлением используются для каждой ветви и имеют закрытое центральное отверстие. Информацию о возможных проблемах с дрейфом в системе нагнетательного коллектора см. в листе проектных данных 54. Клапан сброса давления обычно требуется даже в случае насоса с компенсацией давления из-за временного интервала, необходимого для уменьшения угла наклона наклонной шайбы при внезапной перегрузке. Предохранительный клапан поможет поглотить часть скачка давления, возникающего в течение этого короткого промежутка времени. Его следует отрегулировать так, чтобы он трескался примерно на 500 фунтов на квадратный дюйм выше, чем регулировка давления пружины поршня компенсатора, чтобы предотвратить попадание масла через него во время нормальной работы.

Все системы гидростатической трансмиссии используют насос переменной производительности с компенсатором давления и часто сочетают компенсатор с другими элементами управления, такими как ограничитель входной мощности, измерение нагрузки, измерение расхода или регулирование постоянного расхода.

 

 

Рис. 2. Насосы переменной производительности с компенсацией давления полезны в системах
, где несколько ответвлений должны работать параллельно от одного насоса.

 

© 1990 by Womack Machine Supply Co. Эта компания не несет ответственности за ошибки в данных, а также за безопасную и/или удовлетворительную работу оборудования, разработанного на основе этой информации.

Что такое регулирующий клапан с компенсацией давления?

Регулятор расхода с компенсацией давления предназначен для обеспечения постоянного объемного расхода независимо от перепада давления на нем. Напротив, регулирующие клапаны без компенсации давления имеют переменный расход, который изменяется при колебаниях перепада давления.

Области применения

Регулирующие клапаны с компенсацией давления используются в различных гидравлических системах. Они полезны, например, когда необходимо поддерживать постоянную скорость гидравлического цилиндра, независимо от величины нагрузки, которой подвергается цилиндр. Поскольку скорость прямо пропорциональна расходу гидравлической жидкости, скорость гидравлического цилиндра зависит от того, сколько жидкости проходит через него.

В регуляторе расхода без компенсации давления расход будет колебаться в зависимости от нагрузки на цилиндр. Большая нагрузка на цилиндр повысит давление на выходе из клапана по сравнению с более легкой нагрузкой. Изменяя перепад давления на клапане, скорость потока, подаваемого в цилиндр, изменяется. Регуляторы потока с компенсацией давления адаптируются к таким изменениям давления, чтобы поддерживать постоянный расход, обеспечивающий движение жидкости с постоянной скоростью

Клапаны управления потоком с компенсацией давления также полезны для поддержания постоянной скорости вращения гидравлического двигателя независимо от нагрузки на двигатель. Как и в приведенном выше примере, изменение нагрузки на двигатель приведет к колебаниям перепада давления на клапане перед двигателем. Эти колебания компенсируются регулирующими клапанами с компенсацией давления, которые поддерживают постоянную скорость вращения гидромотора.

Регулирующие клапаны с компенсацией давления могут компенсировать колебания давления либо на стороне подачи (вход), либо на стороне нагрузки (выход) клапана.

Принципы работы

Регулирующие клапаны с компенсацией давления обычно состоят из регулируемого проходного сечения и компенсатора давления, встроенных в один корпус клапана. Поток идет от подающего клапана через входное и компенсационное отверстия, вокруг компенсирующего золотника, через регулируемое отверстие и выходит на выходе.

Путем регулировки площади проходного сечения отверстия на регулируемом сопло устанавливается требуемый расход. Вы можете выполнить эту регулировку либо вручную, используя ручку, винт или рычаг на клапане. В качестве альтернативы, с помощью электронных сигналов, которые отправляются на привод, прикрепленный к регулируемому отверстию. С помощью компенсатора давления достигается постоянный перепад давления на регулируемом проходном отверстии путем регулирования потока жидкости, поступающей в клапан. Он также обеспечивает постоянную скорость потока через клапан за счет регулировки отверстия между входным потоком и золотником компенсатора.

Переменные отверстия состоят из штоков клапанов с заостренным концом, который может перемещаться к седлу и от него для достижения различных размеров отверстий. Всякий раз, когда кончик штока полностью соприкасается с седлом, отверстие закрывается, и жидкость не может пройти. Когда кончик штока отодвигается от седла, отверстие отверстия становится больше, и через него может пройти больше жидкости.

Золотниковый клапан с пружиной закрепляет компенсатор давления. Компенсационные золотники состоят из цилиндрического цилиндра с плунжером, который скользит внутри. Плунжеры имеют по длине тонкие и широкие участки. Пока земли и порты примыкают друг к другу, они блокируют поток жидкости. Широкие участки ствола называются землями. Катушки с узкими суженными секциями позволяют жидкости проходить через них.

При приложении усилия к концу золотника, прикрепленного к корпусу клапана, пружина удерживает золотник прикрепленным к нему. К закрепленному концу золотника прикладывается дополнительная сила, протекающая через переменное отверстие на выходе из клапана. Вдоль линии, ведущей от клапана управления потоком с компенсацией давления к нагрузке, такой как гидравлический двигатель или цилиндр, существует градиент давления.

Жидкость, прошедшая переменное отверстие, но еще не достигшая входа и компенсатора, направляется на другой конец золотника (конец, противоположный концу, прикрепленному к пружине). На этом конце к золотнику прикладывается сила со стороны жидкости, которая противодействует силе, прикладываемой давлением нагрузки и давлением пружины. Противодействующие силы искажают отверстие отверстия, через которое жидкость течет из источника потока, модулируя отверстие отверстия до тех пор, пока силы на обоих концах золотника не будут уравновешены.

Следовательно, жидкость течет из источника, через золотник компенсатора и через регулируемую диафрагму, в то время как постоянный перепад давления на регулируемой диафрагме поддерживает постоянный расход независимо от изменений давления между подачей и нагрузкой.

По мере повышения температуры жидкости вязкость также увеличивается, что влияет на скорость потока. В некоторые регулирующие клапаны с компенсацией давления встроен термочувствительный элемент, который адаптирует положение компенсатора при изменении температуры и вязкости жидкости. Это обеспечивает постоянную скорость потока независимо от температуры и вязкости жидкости. Используя конструкцию отверстия с острыми краями для регулируемого отверстия, некоторые конструкции также могут минимизировать колебания скорости потока из-за изменений вязкости.

В заключение

Неотъемлемой частью регулирующего клапана с компенсацией давления является компенсатор давления. Клапан без него будет иметь переменную скорость потока при изменении давления на клапане. Если через клапан проталкивается больше жидкости в результате более высокого перепада давления, скорость потока будет выше; если перепад давления ниже, скорость потока будет ниже.

Автоматически регулируя объемный расход от источника потока до регулируемого отверстия, компенсатор давления поддерживает постоянное внутреннее падение давления на регулируемом сопло, независимо от изменения перепада давления между входом и выходом. При постоянном перепаде внутреннего давления на регулируемом проходном отверстии клапан всегда обеспечивает постоянный объемный расход независимо от разницы давлений между входом и выходом клапана. Т

Он уменьшает входящий процесс на впускном порту до минимального рабочего давления, чтобы клапан выдавал точные значения расхода. После регулировки это пониженное давление подается на сопло пропорционального клапана, что позволяет поддерживать постоянный расход даже при колебаниях входного давления. Пока входное давление не падает ниже минимально необходимого давления, в системе поддерживается точный пропорциональный поток.

Kelly Pneumatics предлагает пропорциональный клапан с компенсацией давления для проектов, требующих регулирующего клапана с компенсацией давления. В устройство встроен механический регулятор давления, который снижает входящий процесс на входном отверстии до минимального рабочего давления, рекомендованного для клапана, чтобы обеспечить точный расход. Снижая давление после регулирования, можно добиться постоянного расхода, несмотря на колебания давления на входе. Пропорциональный поток в систему поддерживается до тех пор, пока входное давление не падает ниже минимально необходимого давления.

Как работает гидравлический клапан управления потоком?

Клапаны управления потоком

используются для регулирования расхода и давления жидкостей или газов в трубопроводе. Клапаны управления потоком необходимы для оптимизации производительности системы, полагаясь на канал потока или порт с переменным сечением потока. Здесь мы рассмотрим функции гидравлических клапанов управления потоком, различные типы и компоненты и принцип их работы, а также некоторые важные соображения по выбору соответствующего гидравлического клапана управления потоком для конкретного применения.

Функция гидравлических клапанов управления потоком

Назначением клапана управления потоком является регулирование скорости потока в определенной части гидравлического контура. В гидравлических системах они используются для управления скоростью потока к двигателям и цилиндрам, тем самым регулируя скорость этих компонентов.

Гидравлические регулирующие клапаны также регулируют скорость передачи энергии при заданном давлении. Это основано на концепции физики, касающейся работы, энергии и мощности:

Сила привода x пройденное расстояние = работа, выполненная под нагрузкой

Передача энергии должна быть равна общей выполненной работе. Поскольку скорость привода определяет скорость передачи энергии, скорость является функцией скорости потока. Направленные регулирующие клапаны служат для другой цели, направляя систему передачи энергии в нужное место в нужное время, хотя некоторый контроль давления и расхода может быть достигнут с помощью направленных регулирующих клапанов, поскольку они могут дросселировать поток жидкости.

Как работают гидравлические клапаны управления потоком

Существует множество конструкций клапанов управления потоком, большинство из которых предназначены для конкретных применений. Поэтому понимание того, как работают гидравлические клапаны управления потоком, имеет решающее значение при выборе правильного клапана для конкретного применения. К наиболее распространенным типам регулирующих клапанов относятся: 

  • Шаровой
  • Мембрана
  • Игла
  • Бабочка
  • Заглушка

Простейшие регулирующие клапаны имеют отверстие, которое открывается или закрывается для увеличения или уменьшения скорости потока. Шаровые краны являются одними из самых простых вариантов, состоящих из шара, прикрепленного к ручке. Шар имеет отверстие в центре, и когда ручка поворачивается, отверстие совмещается с отверстиями клапана, чтобы обеспечить поток. Чтобы перекрыть поток, рукояткой поворачивают отверстие перпендикулярно отверстиям клапана, что препятствует потоку.

Аналогичным образом функционируют и другие типы клапанов с некоторым механизмом пропуска или блокировки потока. Дроссельный клапан, например, имеет внутреннюю металлическую пластину, прикрепленную к поворотному механизму. Пластина открывается или закрывается при повороте механизма. Игольчатые клапаны, которые относятся к более точным вариантам клапанов, имеют регулируемую иглу и шток клапана, который ограничивает или пропускает поток жидкости. Игла может быть отрегулирована так, чтобы полностью блокировать поток жидкости, обеспечивать свободный поток жидкости или частично препятствовать потоку в различной степени, что позволяет лучше и точнее контролировать скорость потока.

Что касается гидравлических контуров, существует множество вариантов управления потоком, от простых до сложных, включая гибриды, в которых управление гидравлическим клапаном сочетается со сложным электронным управлением. Эти опции включают:

  • Отверстия
  • Регуляторы расхода
  • Байпасные регуляторы расхода
  • Регуляторы расхода с компенсацией потребности
  • Клапаны переменного расхода с компенсацией давления
  • Клапаны переменного расхода с компенсацией давления и температуры
  • Приоритетные клапаны
  • Клапаны замедления
  • Делители потока
  • Поворотные делители потока
  • Пропорциональные регулирующие клапаны
  • Пропорциональные регулирующие клапаны с компенсацией давления
  • Пропорциональные логические клапаны

Диафрагмы представляют собой наиболее упрощенный вариант гидравлического клапана управления потоком, в котором диафрагма устанавливается последовательно с насосом либо в виде фиксированной диафрагмы, либо в виде калиброванной иглы. Закупорка отверстия приводит к уменьшению или блокировке потока.

Более сложные варианты могут обнаруживать изменения давления и реагировать соответствующим образом или отслеживать скорость потока и реагировать, когда скорость потока превышает определенный порог. Клапаны переменного расхода с компенсацией давления имеют компенсатор, который автоматически настраивается на различную нагрузку и давление на входе, чтобы поддерживать постоянную скорость потока (с типичной точностью в пределах от 3% до 5%). Добавьте температурную компенсацию в смесь, чтобы учесть колебания вязкости гидравлического масла (на которое влияют колебания температуры).

Проблемы с гидравлическими клапанами управления потоком

Гидравлические клапаны управления потоком обеспечивают экономичное решение проблем, связанных с расходом. Однако они не лишены проблем, приводящих к падению давления при частичном засорении клапанов, что может повлиять на производительность. С более простыми регулирующими клапанами изменения скорости потока могут происходить даже тогда, когда регулирующий клапан находится в статическом положении из-за давления в системе, температуры (которая изменяет вязкость некоторых жидкостей) или других переменных, что приводит к проблемам с надежностью.

Правильный выбор гидравлического клапана управления потоком может решить некоторые из этих проблем, хотя для полного устранения этих проблем может потребоваться сложный регулирующий клапан, такой как регулируемый клапан управления потоком с компенсацией давления и температуры.

Рекомендации по проектированию гидравлических клапанов управления потоком

В гидравлическом контуре приводы управляются клапаном управления потоком. Помимо регулирующего клапана, на скорость потока влияют и другие переменные, в том числе температура, производительность насоса и другие факторы. При проектировании подходящего клапана для конкретной области применения необходимо тщательно учитывать различные факторы, которые могут повлиять на производительность, расход и долговечность, например:

  • Плотность жидкости
  • Максимальный и минимальный расход
  • Коррозионное свойство жидкости
  • Требуемый перепад давления на клапане
  • Допустимый предел утечки, когда клапан находится в закрытом положении
  • Максимальный допустимый уровень шума
  • Подключение к процессу (винты, сварка и т. д.)

Плотность жидкости, а также минимальная и максимальная скорости потока важны для определения правильного размера клапана, а коррозионные свойства жидкости следует учитывать при выборе материалов для клапана.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о приводах клапанов и клапанах управления потоком посетите следующие сообщения:

  • Как выбрать привод клапана: типы приводов клапана, подходящие размеры, критерии безопасности и многое другое
  • Советы по правильной маркировке и идентификации клапанов: маркировка правильных деталей, понимание стандартов маркировки, ярлыки клапанов и многое другое
  • Каковы наиболее распространенные типы регулирующих клапанов? Узнайте больше о задвижках, шаровых клапанах и других регулирующих клапанах

 

Принцип управления потоком с посткомпенсацией

Примечание: Если вы хотите перейти непосредственно к рисующейся гидравлической схеме, нажмите здесь.

Такие термины, как посткомпенсация, разделение потока и, раз уж мы заговорили об этом, давайте добавим еще и предварительную компенсацию… пригодится, когда вы хотите поговорить о предсказуемом управлении потоком в гидравлических системах, особенно когда вы знаю, что означают эти термины… Не знаю, как вы, но даже когда я только начинал осваивать маслогидравлику, У меня не было никаких проблем с пониманием схем с предварительной компенсацией, и все проблемы в мире были связаны с вычислением посткомпенсации. те. По какой-то причине весь этот «дело» с разделением потока вызывал у меня желание взорваться всякий раз, когда я пытался обернуть моя голова вокруг него. И судя по тому, что я постоянно слышу от других техников — я не одинок…

Так что это именно то, что я хочу начать в этой статье — очень интересная тема посткомпенсации, часто называют «разделением потока». А для тех из вас, кто начал «нервно возиться» на стульях — «но посткомпенсация и разделение потока — это не одно и то же, приятель!. .:» — сразу скажу — вижу где вы родом, и я рассмотрю использование этих терминов позже, хорошо?

Посткомпенсации и разделению потока посвящено множество интернет-публикаций, однако, на мой взгляд, будучи действительно очень высокого качества, большинство из этих статей написано очень опытными инженерами для очень опытные инженеры. Они объясняют функцию и преимущества вознаграждения по месту службы, но не дают «для чайников» объяснение основного принципа всей этой чепухи с разделением потоков. И что я хочу добиться здесь именно этого — т.е. «незамысловатого» объяснения главного принципа, стоящего за конфигурация компенсатора разделения потока.

Для того, чтобы иметь возможность понять, как работают компенсаторы давления, только вещь, которую вы должны понять, это следующее: когда масло течет через дозирующее отверстие, перепад давления на нем пропорционален скорости потока, и обратно пропорциональна размеру отверстия. На самом деле зависимость близка к квадратичной, но это не имеет значения. здесь, на самом деле — до тех пор, пока вы понимаете, что поддержание постоянного перепада давления на отверстии означает сохранение скорость потока стабильна, вы сможете понять все, что нужно для компенсации давления как в его «до», так и «после» вкусы. И, конечно же, вы должны понимать, что основное назначение любой системы управления потоком с компенсацией давления состоит в том, чтобы поддерживать поток к приводу стабильным путем автоматической компенсации изменений давления, вызванного нагрузкой, или, иначе говоря, — обеспечить точную и предсказуемую функцию управления .

Теперь, покончив с этим, давайте начнем с предельного упрощения и давайте забудьте обо всех «дополнительных атрибутах», таких как насосы с регулируемым расходом, разгрузочные клапаны, определение нагрузки, эффективность, перегрев и т. д., и даже не учитывать насыщение потока в этот момент. Давайте создадим очень простое давление схема источника, состоящая из насоса с фиксированным рабочим объемом, работающего на предохранительный клапан, установленный, скажем, на 200 бар. Тогда давайте введем нашу переменную нагрузку, представленную на диаграмме другим предохранительным клапаном, и давайте представьте, что наша потребность в нагрузке может варьироваться от 0 до 100 бар, и, наконец, давайте добавим регулируемое дозирующее отверстие. (думаю — игольчатый клапан) и посмотрим что получится:

Эта система, очевидно, далека от совершенства. Всякий раз, когда изменяется давление нагрузки, изменяется и падение давления. через наш дозатор, а, следовательно, и поток к нашему приводу — определенно не идеальный сценарий.

Ну, лет 70 назад кто-то очень умный посмотрел на подобную систему и сказал — «Эй, ребята! отверстие и перепад давления на нем, и поток скачет вверх и вниз, как бедламит, это так! Что, если мы, ребята, придумаем способ, чтобы этот перепад давления оставался стабильным? — Мы бы получили себе самый устойчивый непоколебимый поток на лице земли, не правда ли?!» И вот, «хлопцы» соединили две пилотные линии до и после ограничения (чтобы «врезаться» в вышеупомянутую дельту P), и применил их к обеим сторонам двухходового клапана, пружина смещается в открытое положение и устанавливается перед отверстием. Таким образом, всякий раз, когда перепад давления, действующий на золотник создавал большее усилие, чем смещающая пружина, золотник перемещался в закрытое положение, дросселируя поток и, таким образом, эффективно ограничивая дельту P (и, следовательно, поток) через отверстие в саморегулирующейся моде. И именно так родилось управление потоком с предварительной компенсацией:

Теперь наша схема намного лучше — мы устанавливаем скорость функции с помощью игольчатого клапана, и с радостью наблюдайте, как наш поток остается стабильным и независимым от давления, вызванного нагрузкой.

Очень важно понимать главную ключевую особенность этой системы — компенсатор нормально разомкнутый , и срабатывает (или компенсирует, если хотите) только после определенного перепада давления (порог которого определяется пружиной компенсатора) достигается через дозирующее отверстие. Это означает, что такую ​​систему можно рассматривать как «ограничитель расхода» .

В нашем «мазутном котле» компенсационный клапан располагался выше по потоку от отверстия, но его можно было переместить вниз по потоку. и он будет работать точно так же. На мой взгляд, перемещение компенсатора вниз по течению на самом деле квалифицирует его. как посткомпенсированная система (хотя и не пригодная для разделения потока, но это тема для части II), но это не меняет того факта, что он по-прежнему подчиняется тому же принципу — это все еще ограничитель расхода со смещением , в котором компенсирующий перепад давления на дозирующем элементе составляет определяется пружиной:

Такое нормально открытое устройство управления потоком с посткомпенсацией часто встречается в клапанах управления потоком картриджного типа с фиксированным отверстием. потому что конструктивно это самое простое (и дешевое) конструкторское решение, которое можно получить — состоящий из одной подпружиненной катушки с отверстием в ней, как здесь:

Я надеюсь, что вы все еще со мной, потому что мы подошли к моменту, когда главный принцип посткомпенсации касается быть раскрытым. Несколько лет спустя другой умный человек посмотрел на ту же систему и сказал: «Ой! У нас здесь есть отверстие, и нам нужен постоянный перепад давления в 10 бар, чтобы иметь возможность правильно контролировать ситуацию, не так ли, ребята? Но подожди минутку — у нас на входе 200 бар, поэтому для того, чтобы получить дельту P в 10 бар, у нас должно быть 190 бар на выходе… Так почему бы нам, ребята, так и не сделать? Почему бы нам не придумать способ создавать давление 190 бар на выходе из нашего отверстия? Мы бы получили капля, которую мы хотели!» Итак, «ребята» взяли клапан последовательности, поместили его ниже по течению от отверстия и отрегулировали его так, чтобы 190 бар, вот так:

Вот и все — другая схема, дающая аналогичный результат. Эта схема обеспечивает то же постоянный перепад давления 10 бар на дозирующем элементе, что также обеспечивает независимое от нагрузки регулирование расхода. Примечание что это клапан последовательности, а не предохранительный клапан — хотя клапан и нагрузка подключены последовательно, давление, вызванное нагрузкой, не добавляется к его настройке (видите, что пружинная камера вентилируется в бак?). На самом деле — сильные 19пружина 0 бар может быть заменено пилотным давлением 190 бар (исходящим от какого-то «волшебного» источника давления), действующим на золотник:

Вот и все, в то время как система с предварительной компенсацией основана на нормально открытом компенсаторе, который работает как «ограничитель расхода» , который считывает дельту P на отверстии и удерживает ее ниже установленной пружиной настройки — система посткомпенсации работает как «индуктор давления» , убедившись, что давление после дозатора элемент не опускается ниже определенной настройки, определяемой подаваемым пилотным давлением (или, как в нашем слишком упрощенный пример, очень сильной пружиной).

Понимание этого принципа (разница между «ограничителем потока» и «индуктором давления») был для меня открытием, и как только я начал называть эти цепи этими именами, их функция стала мне ясна. Я расскажу, как эти компенсаторы ведут себя в системах с несколькими исполнительными механизмами в нормальных условиях и при насыщении потока. условия части второй настоящей статьи.

Теперь — для глазной конфеты. Все любят гидравлические схемы, которые рисуют сами! Какая? Вы никогда не слышали об одном? Тогда вот вам один, объясняющий в пару кликов принцип посткомпенсации, который обсуждался в этой статье.

Понимание управления с измерением нагрузки

Когда что-то идет не так с гидравлическим оборудованием, техник по техническому обслуживанию обычно первым прибывает на место происшествия. Чтобы усилия технического специалиста по устранению неполадок были эффективными, он или она должны понимать, как работает оборудование.

Одним из широко используемых, но недостаточно изученных типов гидравлических систем управления является управление с измерением нагрузки.

Чувствительность к нагрузке описывает тип регулируемого управления насосом, используемый в разомкнутых контурах. Это также называется так, потому что измеряется давление, вызванное нагрузкой, ниже по потоку от отверстия, и расход насоса регулируется для поддержания постоянного перепада давления (и, следовательно, расхода) через отверстие.

Сопло обычно представляет собой направляющий регулирующий клапан с пропорциональными характеристиками потока, но в зависимости от применения может использоваться игольчатый клапан или даже фиксированное отверстие.

Управление энергосбережением

В гидравлических системах, подверженных сильным колебаниям расхода и давления, схемы измерения нагрузки могут значительно сэкономить потребляемую мощность (рис. 1). В системах, где весь доступный поток (Q) непрерывно преобразуется в полезную работу, количество входной мощности, теряемой на тепло, ограничено присущей им неэффективностью.

В системах, оснащенных насосами с фиксированным рабочим объемом, где 100 % доступного расхода требуется только периодически, оставшийся ненужный расход проходит через предохранительный клапан системы и преобразуется в тепло.

Эта ситуация усугубляется, если давление, вызванное нагрузкой (p), меньше установленного давления сброса, что приводит к дополнительным потерям мощности из-за перепада давления на измерительном отверстии (регулирующем клапане).

Аналогичная ситуация возникает в системах, оснащенных регулируемыми насосами с регулируемым давлением (с компенсацией давления), где требуется только часть доступного расхода при давлении ниже максимального в системе. Поскольку этот тип управления регулирует подачу насоса при настройке максимального давления, мощность теряется на тепло из-за большого перепада давления на измерительном отверстии.

Регулируемый регулируемый насос, чувствительный к нагрузке, в значительной степени устраняет эту неэффективность. Потери мощности на тепло ограничены относительно небольшим перепадом давления на измерительном отверстии, который поддерживается постоянным во всем диапазоне рабочего давления системы (см. нижнюю часть рисунка 1).


Рис. 1. Диаграммы расход-давление-мощность для фиксированного исполнения,
Насосы с регулированием и регулированием по нагрузке (Peter Rohner)

Конфигурация схемы измерения нагрузки

Контур с измерением нагрузки обычно имеет насос переменной производительности, как правило, аксиально-поршневой конструкции, оснащенный контроллером с измерением нагрузки, и гидрораспределитель со встроенной галереей сигналов нагрузки (рис. 2).


Рис. 2. Типовая схема цепи измерения нагрузки

Галерея сигналов нагрузки (LS, показана красным) подключается к порту сигналов нагрузки (X) на контроллере насоса. Галерея сигнала нагрузки в гидрораспределителе соединяет порты A и B секций гидрораспределителя через ряд челночных клапанов. Это гарантирует, что привод с самым высоким давлением нагрузки будет обнаружен и передан обратно в систему управления насосом.

Чтобы понять, как чувствительный к нагрузке насос и гидрораспределитель работают вместе, рассмотрим лебедку, приводящуюся в действие через клапан с ручным управлением. Оператор вызывает лебедку, перемещая золотник в направляющем клапане на 20 процентов его хода. Барабан лебедки вращается со скоростью пять оборотов в минуту.

Для ясности представьте, что направляющий клапан теперь представляет собой фиксированное отверстие. Поток через отверстие уменьшается по мере уменьшения перепада давления. По мере увеличения нагрузки на лебедку давление, создаваемое нагрузкой, после отверстия (направленного клапана) увеличивается. Это уменьшает перепад давления на отверстии, что означает, что поток через отверстие уменьшается, и лебедка замедляется.

Постоянный перепад давления равен постоянному расходу

В схеме с измерением нагрузки создаваемое нагрузкой давление после дросселя (направленного клапана) возвращается к системе управления насосом через канал сигналов нагрузки в направляющем клапане.

Чувствительный к нагрузке контроллер реагирует на увеличение давления нагрузки, слегка увеличивая подачу насоса (расход), так что давление перед отверстием увеличивается на соответствующую величину. Это поддерживает постоянный перепад давления на отверстии (направленном клапане), что поддерживает постоянный расход и, в данном случае, постоянную скорость лебедки.

Величина перепада давления или дельта p, поддерживаемая на отверстии (направленный клапан), обычно составляет от 10 до 30 бар (от 145 до 435 фунтов на квадратный дюйм). Когда все золотники находятся в центральном или нейтральном положении, порт сигнала нагрузки сбрасывается в бак, и насос поддерживает давление в режиме ожидания, равное или немного превышающее настройку дельта p регулятора нагрузки.

Высококачественные гидрораспределители с регулированием по нагрузке оснащены компенсатором давления на входе в каждую секцию клапана. Компенсатор давления в секции работает с отверстием, выбранным золотником, для поддержания постоянного расхода, независимого от колебаний давления, вызванных одновременной работой нескольких функций. Это иногда называют «чувствительным определением нагрузки».

Поскольку регулируемый насос создает расход, требуемый только исполнительными механизмами, управление с измерением нагрузки является энергоэффективным (меньше потерь на тепло), что может привести к снижению скорости окисления масла и увеличению срока службы жидкости, а также к улучшению управления исполнительным механизмом.

Чувствительное к нагрузке управление также обеспечивает постоянный расход, не зависящий от колебаний скорости вала насоса. Если скорость привода насоса уменьшается, чувствительный к нагрузке контроллер увеличивает рабочий объем (расход), чтобы поддерживать заданную дельту p на направляющем регулирующем клапане (отверстии), пока рабочий объем не станет максимальным.

Чувствительные к нагрузке органы управления насосом обычно включают в себя устройство ограничения давления, также называемое отсечкой давления или компенсатором давления. Компенсатор давления ограничивает максимальное рабочее давление, уменьшая рабочий объем насоса до нуля при достижении заданного давления.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.