Клапан для управления давлением

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КЛАПАН ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мацкевич Александр Александрович Поддубко Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Клапан для управления давлением, содержащий корпус с каналом подвода давления питания, каналом слива, выходным каналом регулируемого давления, подпружиненным клапаном и внутренней расточкой, в которой размещен подпружиненный основной золотник, отличающийся тем, что во внутренней расточке корпуса размещена неподвижная гильза, в осевом отверстии которой установлен с возможностью взаимодействия с основным золотником, рабочая поверхность которого выполнена конической, подпружиненный тормозной золотник, при этом в гильзе выполнен дроссельный канал, сообщающийся с осевым отверстием, а в корпусе установлен дополнительный предохранительный клапан.(56) 1. Тарасик В.П. Фрикционные муфты автомобильных гидромеханических передач. Минск Наука и техника, 1973. 2. Патент 2335665, 2008. 70202011.02.28 Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к средствам управления давлением в гидравлических системах, используемых при включении фрикционных муфт гидромеханических передач тяжелых транспортных машин. Известен клапан для управления давлением фирмы 1. Клапан содержит установленные в корпусе регулирующий золотник, плунжер и расположенные между ними пружины. Корпус содержит входное и выходное отверстия, канал слива. Плавное нарастание давления на выходе из клапана обеспечивается за счет перемещения плунжера, а нарастание давления до максимального значения - за счет перекрытия регулирующим золотником канала слива. Для плавного регулирования давления в гидравлической системе при включении фрикционных муфт необходимо указанный клапан устанавливать непосредственно в каждом гидравлическом цилиндре гидропривода. Разность между значениями давлений в начале и конце регулирования в клапане небольшая, из-за этого при переключении передач под нагрузкой происходит буксование фрикционной муфты и перегрев фрикционных дисков транспортного средства. Для данного клапана необходимо применять устройство задержки включения последующей ступени и увеличить время работы гидромеханической передачи в нейтрали. Недостатком клапана является также невозможность его работы при переменном давлении в гидравлической системе управления переключением передач, которое изменяется в зависимости от режима работы гидромеханической передачи. Известен наиболее близкий к предлагаемой полезной модели клапан для управления давлением 2. Клапан для управления давлением, содержащий корпус с каналом подвода давления питания, каналом слива, выходным каналом регулируемого давления и внутренней расточкой, в которой размещен золотник, имеющий внутри канал с дросселем, соединяющий канал подвода давления питания с левой полостью, образованной расточкой в корпусе и левым торцом золотника и сообщающейся с каналом слива через управляющий клапан, и канал, соединяющий выходной канал регулируемого давления с правой полостью, образованной расточкой в корпусе и правым торцом золотника и содержащей возвратную пружину, воздействующую на золотник, при этом в золотнике выполнен дополнительный канал, соединяющий правую полость с каналом слива, в котором установлен дополнительный подпружиненный клапан, а в канале, соединяющем выходной канал регулируемого давления с правой полостью, установлен дополнительный дроссель. Правая полость выполнена с возможностью соединения дополнительным подпружиненным клапаном с выходным каналом регулируемого давления или с каналом слива. Клапан выполнен с электромагнитным управлением. При работе клапана в процессе быстрого перемещения золотника в нейтральное положение дроссель и дополнительный подпружиненный клапан влияют на появление разрежения со стороны правой полости, где установлена пружина, что приводит к снижению быстродействия срабатывания золотника и клапана в целом. Задание скорости и положения золотника обеспечивается электромагнитным клапаном, что усложняет электрическую схему системы автоматического управления гидромеханической передачи. Рабочие поверхности золотника имеют цилиндрическую форму и острую кромку,ухудшающие условия прохождения рабочей жидкости, что приводит к скачкообразному изменению давления в гидравлической системе гидромеханической передачи. После заполнения гидравлического цилиндра гидропривода давление в выходном канале регулируемого давления возрастает мгновенно, что создает повышенные динамические нагрузки на элементы гидромеханической передачи, а также сокращает долговечность работы гидромеханической передачи и ухудшает комфортность транспортного средства. 2 70202011.02.28 В гидросистеме необходимо использовать клапаны для управления давлением на каждый исполнительный гидроцилиндр фрикционной муфты в отдельности, что увеличивает габаритные размеры системы управления гидромеханической передачи транспортного средства. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности работы клапана за счет увеличения быстродействия срабатывания золотника и обеспечения плавного регулирования давления. Поставленная задача решается тем, что в клапане для управления давлением, содержащем корпус с каналом подвода давления питания, каналом слива, выходным каналом регулируемого давления, подпружиненным клапаном и внутренней расточкой, в которой размещен подпружиненный основной золотник, согласно техническому решению, во внутренней расточке корпуса размещена неподвижная гильза, в осевом отверстии которой установлен с возможностью взаимодействия с основным золотником, рабочая поверхность которого выполнена конической, подпружиненный тормозной золотник, при этом в гильзе выполнен дроссельный канал, сообщающийся с осевым отверстием. В корпусе содержится дополнительный предохранительный клапан. Наличие гильзы с установленным в ней подпружиненным тормозным золотником обеспечивает быстрый возврат основного золотника и задание его скорости перемещения. Для задания скорости перемещения основного золотника используется тормозной золотник с отдельной пружиной. Выполнение рабочей поверхности основного золотника конической позволит снизить пульсации давления при работе клапана и обеспечит более плавное регулирование давления. Для обеспечения предохранения гидросистемы от мгновенного увеличения давления используется дополнительный предохранительный клапан, ограничивающий уровень давления в гидросистеме после заполнения гидроцилиндров фрикционных муфт до момента начала регулирования давления. Конструкция клапана позволяет его использовать в гидромеханической передаче в единственном экземпляре за счет того, что обеспечивается наполнение гидроцилиндров фрикционных муфт любого объема. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где фиг. 1 - клапан для управления давлением фиг. 2 - расположение элементов клапана при рабочем давлении в гидравлической системе фиг. 3 - варианты выполнения рабочей поверхности золотника фиг. 4 - график зависимости давления в выходном канале клапана от времени его срабатывания клапана. Клапан для управления давлением содержит (фиг. 1) корпус 1 с каналом подвода давления питания 2, каналом слива 3, выходным каналом регулируемого давления 4, подпружиненным клапаном 5 и внутренней расточкой 6, в которой размещен основной золотник 7 с образованием левой 8 и правой 9 полостей. Левая полость 8 образована расточкой 6 в корпусе 1 и левым торцом основного золотника 7 и выполнена с возможностью соединения с каналом слива 3 посредством подпружиненного клапана 5 и с каналом подвода давления питания 2. Правая полость 9 образована расточкой 6 в корпусе 1 и правым торцом основного золотника 7, содержит возвратную пружину 11, воздействующую на основной золотник 7, и соединена с каналом слива 12. Во внутренней расточке 6 корпуса 1 размещена неподвижная гильза 13, в которой выполнено осевое отверстие 14 с установленным в нем с возможностью взаимодействия с основным золотником 7, рабочая поверхность 15 которого выполнена конической, подпружиненный тормозной золотник 16 и выполнен дроссельный канал 17, соединяющий канал подвода давления питания 2 с тормозной полостью 18, образованной осевым отверстием 14 в гильзе 13, правым торцом тормозного 3 70202011.02.28 золотника 16 и расточкой 6, выполненной в корпусе 1 клапана. Канал 2 подвода давления питания и выходной канал 4 регулируемого давления соединены с основной полостью 19,образованной расточкой 6 в корпусе 1 и рабочей поверхностью золотника 15 основного золотника 7. Основная полость 19 соединена с каналом подвода давления питания 2 и выходным каналом регулируемого давления 4, а также имеет возможность соединения с каналом слива 3 посредством дополнительного предохранительного клапана 21. Работу клапана для управления давлением рассмотрим при применении его в гидравлической системе гидромеханической передачи в шасси МЗКТ 7930, содержащей пять фрикционных муфт с клапанами включения, гидроцилиндры, отвечающие за включение соответствующей передачи. Канал подвода давления питания 2 клапана соединяется с выходом фильтра тонкой очистки, выходной канал регулируемого давления 4 клапана соединяется с входом клапана включения соответствующей фрикционной муфты. Этапы работы клапана для управления давлением. Клапан (фиг. 1) работает следующим образом. При отсутствии давления в гидросистеме золотники 7, 16 находятся в крайнем левом положении под действием соответствующих пружин, золотники дополнительного подпружиненного клапана 5 и предохранительного клапана 21 находятся в крайнем нижнем положении под действием соответствующих пружин. Левая полость 8 соединена с каналом слива 3 посредством дополнительного подпружиненного клапана 5. Давление в каналах подвода давления питания 2 и выходном регулируемого давления 4 отсутствует. Расположение элементов клапана при рабочем давлении в гидравлической системе. При установлении рабочего давления в гидросистеме гидромеханической передачи рабочая жидкость под этим давлением попадает в каналы 2, 4 и под нижний торец золотника дополнительного подпружиненного клапана 5, который, преодолевая усилие, создаваемое соответствующей пружиной, поднимается вверх, рабочая жидкость под давлением поступает в полость 8, при этом рабочая жидкость через дроссельный канал 17 поступает в тормозную полость 18, из-за разности давлений в полостях 8, 18 основной золотник 7 перемещается вправо, перекрывая канал слива 3, соединенный через основную полость 19 и предохранительный клапан 21. Давление после клапана в канале 4 регулируемого давления равно давлению в канале 2 подвода давления питания Рпит (фиг. 4). Заполнение гидроцилиндра. При включении гидроцилиндров гидросистемы происходит их заполнение, при этом отсутствует полезная нагрузка в гидроцилиндрах, следовательно, падает давление в каналах подвода давления питания 2 и регулируемого давления 4 (участок РО, фиг. 4). Золотник подпружиненного клапана 5 под действием соответствующей пружины опускается вниз, полость 8 соединяется с каналом слива 3, основной золотник 7 и тормозной золотник 16 перемещаются влево под действием соответствующих пружин. Значение давления в канале регулируемого давления 4 соответствует значениям ОА (фиг. 4). Завершение заполнения гидроцилиндра. После наполнения гидроцилиндра фрикционной муфты мгновенно возрастает давление в выходном канале регулируемого давления 4 (т. В, фиг. 4), срабатывает дополнительный предохранительный клапан 21 и соединяет основную полость 19 с каналом слива 3, обеспечивая заданный уровень давления (т. В, фиг. 4), одновременно с этим срабатывает подпружиненный клапан 5, при этом канал подвода давления питания 2 соединяется с полостью 8, основной 7 и тормозной 16 золотники начинают перемещаться вправо, преодолевая усилие соответствующих пружин и давления в тормозной полости 18, равного давлению в канале 4 регулируемого давления. Дроссельный канал 17 обеспечивает требуемую скорость перемещения основного золотника 7. Установление давления питания. Нарастание давления (отрезок , фиг. 4) обеспечивается перекрытием отверстия основной полости 19, образованного рабочей поверхностью 15 основного золотника 7 и 4 70202011.02.28 корпусом 1, соединенного через предохранительный клапан 21 с каналом слива 3. Установление давления питания (отрезок , фиг. 4) в канале регулируемого давления 4 происходит при перемещении основного золотника 7 и тормозного 16 в крайнее правое положение (фиг. 2). При выполнении рабочей поверхности 15 основного золотника 7 по криволинейным выпуклым или вогнутым образующим и/или с продольными пазами различных поперечных сечений (прямоугольного, треугольного, круглого, фасонного) возможно получение различных законов плавного увеличения давления в выходном канале клапана и гидросистеме в целом (фиг. 3). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5