Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 7020
(13) U
(46) 2011.02.28
(51) МПК (2009)
F 16K 17/00
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) КЛАПАН ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ
(21) Номер заявки: u 20100425
(22) 2010.05.04
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Нацио-
нальной академии наук Беларуси"
(BY)
(72) Авторы: Мацкевич Александр Алек-
сандрович; Поддубко Сергей Нико-
лаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Националь-
ной академии наук Беларуси" (BY)
(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 золот-
ник, отличающийся тем, что во внутренней расточке корпуса размещена неподвижная
гильза, в осевом отверстии которой установлен с возможностью взаимодействия с основ-
ным 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 RU 2335665, 2008.
Фиг. 1
BY7020U2011.02.28

2. BY 7020 U 2011.02.28
2
Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к сред-
ствам управления давлением в гидравлических системах, используемых при включении
фрикционных муфт гидромеханических передач тяжелых транспортных машин.
Известен клапан для управления давлением фирмы Allison [1].
Клапан содержит установленные в корпусе регулирующий золотник, плунжер и рас-
положенные между ними пружины. Корпус содержит входное и выходное отверстия, ка-
нал слива.
Плавное нарастание давления на выходе из клапана обеспечивается за счет перемеще-
ния плунжера, а нарастание давления до максимального значения - за счет перекрытия ре-
гулирующим золотником канала слива.
Для плавного регулирования давления в гидравлической системе при включении
фрикционных муфт необходимо указанный клапан устанавливать непосредственно в каж-
дом гидравлическом цилиндре гидропривода.
Разность между значениями давлений в начале и конце регулирования в клапане не-
большая, 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 после-
дующей ступени и увеличить время работы гидромеханической передачи в нейтрали.
Недостатком клапана является также невозможность его работы при переменном дав-
лении 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 внутрен-
ней расточкой, в которой размещен золотник, имеющий внутри канал с дросселем, соеди-
няющий 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 поло-
стью, образованной расточкой в корпусе и правым торцом золотника и содержащей воз-
вратную пружину, воздействующую на золотник, при этом в золотнике выполнен
дополнительный канал, соединяющий правую полость с каналом слива, в котором уста-
новлен дополнительный подпружиненный клапан, а в канале, соединяющем выходной ка-
нал регулируемого давления с правой полостью, установлен дополнительный дроссель.
Правая полость выполнена с возможностью соединения дополнительным подпружинен-
ным 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 по-
ложение дроссель и дополнительный подпружиненный клапан влияют на появление раз-
режения 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 клапа-
ном, что усложняет электрическую схему системы автоматического управления гидроме-
ханической 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 ка-
нале регулируемого давления возрастает мгновенно, что создает повышенные динамиче-
ские нагрузки на элементы гидромеханической передачи, а также сокращает
долговечность работы гидромеханической передачи и ухудшает комфортность транспорт-
ного средства.

3. BY 7020 U 2011.02.28
3
В гидросистеме необходимо использовать клапаны для управления давлением на каж-
дый 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 повы-
шение надежности работы клапана за счет увеличения быстродействия срабатывания зо-
лотника и обеспечения плавного регулирования давления.
Поставленная задача решается тем, что в клапане для управления давлением, содер-
жащем 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 поверх-
ность которого выполнена конической, подпружиненный тормозной золотник, при этом в
гильзе выполнен дроссельный канал, сообщающийся с осевым отверстием. В корпусе со-
держится 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 зо-
лотник с отдельной пружиной.
Выполнение рабочей поверхности основного золотника конической позволит снизить
пульсации давления при работе клапана и обеспечит более плавное регулирование давле-
ния.
Для обеспечения предохранения гидросистемы от мгновенного увеличения давления
используется дополнительный предохранительный клапан, ограничивающий уровень дав-
ления 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 сра-
батывания клапана.
Клапан для управления давлением содержит (фиг. 1) корпус 1 с каналом подвода дав-
ления питания 2, каналом слива 3, выходным каналом регулируемого давления 4, подпру-
жиненным 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 соедине-
ния с каналом слива 3 посредством подпружиненного клапана 5 и с каналом подвода дав-
ления 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 разме-
щена 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 по-
лостью 18, образованной осевым отверстием 14 в гильзе 13, правым торцом тормозного

4. BY 7020 U 2011.02.28
4
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 вы-
ходным каналом регулируемого давления 4, а также имеет возможность соединения с ка-
налом слива 3 посредством дополнительного предохранительного клапана 21.
Работу клапана для управления давлением рассмотрим при применении его в гидрав-
лической 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 вы-
ходом фильтра тонкой очистки, выходной канал регулируемого давления 4 клапана со-
единяется с входом клапана включения соответствующей фрикционной муфты.
Этапы работы клапана для управления давлением.
Клапан (фиг. 1) работает следующим образом. При отсутствии давления в гидросис-
теме золотники 7, 16 находятся в крайнем левом положении под действием соответст-
вующих 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 до-
полнительного подпружиненного клапана 5. Давление в каналах подвода давления пита-
ния 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 золот-
ника дополнительного подпружиненного клапана 5, который, преодолевая усилие, созда-
ваемое 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 дав-
ления 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 кана-
лах подвода давления питания 2 и регулируемого давления 4 (участок РО, фиг. 4). Золот-
ник подпружиненного клапана 5 под действием соответствующей пружины опускается
вниз, полость 8 соединяется с каналом слива 3, основной золотник 7 и тормозной золот-
ник 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 давле-
ние в выходном канале регулируемого давления 4 (т. В, фиг. 4), срабатывает дополни-
тельный предохранительный клапан 21 и соединяет основную полость 19 с каналом слива
3, обеспечивая заданный уровень давления (т. В, фиг. 4), одновременно с этим срабатыва-
ет подпружиненный клапан 5, при этом канал подвода давления питания 2 соединяется с
полостью 8, основной 7 и тормозной 16 золотники начинают перемещаться вправо, пре-
одолевая усилие соответствующих пружин и давления в тормозной полости 18, равного
давлению в канале 4 регулируемого давления. Дроссельный канал 17 обеспечивает тре-
буемую скорость перемещения основного золотника 7.
Установление давления питания.
Нарастание давления (отрезок CD, фиг. 4) обеспечивается перекрытием отверстия ос-
новной полости 19, образованного рабочей поверхностью 15 основного золотника 7 и

5. BY 7020 U 2011.02.28
5
корпусом 1, соединенного через предохранительный клапан 21 с каналом слива 3. Уста-
новление давления питания (отрезок DE, фиг. 4) в канале регулируемого давления 4 про-
исходит 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 попереч-
ных сечений (прямоугольного, треугольного, круглого, фасонного) возможно получение
различных законов плавного увеличения давления в выходном канале клапана и гидро-
системе в целом (фиг. 3).
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.