Арматура а1 и а3 в чем разница: Отличия арматуры А1 и А3

Чем отличается арматура А1 от А3: особенности, применение

• Характеристики арматуры А1

• Характеристика арматуры А3

• Разница между арматурой А1 и А3

• Таблица сравнения арматуры А1 и А3

Бетон в монолитной конструкции испытывает силы сжатия и растяжения, действующие в разных плоскостях. Для эффективного распределения нагрузок предусмотрено несколько типов стальной арматуры:

• Анкерная: вспомогательные элементы, закладные детали;
• Монтажная: каркас, выполняющий несущую функцию;
• Конструктивная: распределительные продольные и поперечные прутья;
• Рабочая: воспринимает растягивающие усилия, возникающие от собственного веса конструкции и других факторов.

В зависимости от требований арматуру подразделяют на классы:

• А1 (А240)
• А2 (А300)
• А3 (А400)
• А5 (А600)
• А6 (А1000)

Трехзначные цифровые маркировки обозначают приближенное значение предела текучести в н/мм². Согласно ГОСТ 5781-82 прутки А1 изготавливают гладкими, а все остальные с рифленой поверхностью для лучшего сцепления со строительными смесями. Их называют периодическими профилями.

Гладкопрофильные прутья применяют для усиления кирпичной и блочной кладки, армирования небольших столбов, ненагруженных колонн, порогов, стяжек, в строительстве тротуаров. В больших сооружениях она выполняет распределительную и монтажную функцию, но плохо противостоит растягивающим усилиям. Технология производства проще, поэтому стоимость ниже.

Показатели сцепления с бетоном у рифленого профиля на 75% выше. Они позволяют конструкции не разрушаться при воздействии растягивающих и изгибающих нагрузок. Для производства используют сплавы, близкие по параметрам теплового расширения к бетонным составам, это предотвращает возникновение излишних напряжений.

Характеристики арматуры А1

Материалом для А240 служат высокоуглеродистые стали Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп. Индексы раскисления “кп”, “пс”, “сп” указывают на устойчивость к коррозии и прочностные характеристики. Кипящая сталь содержит больше примесей, пузырьков газов, чем полуспокойная и спокойная, имеет неоднородную структуру. Для удаления газов, серы и фосфора используют марганец. Присадки увеличивают прочность, сопротивление износу, препятствует формированию сульфидов железа. К эксплуатационным свойствам металла относятся:

• Оптимальное соотношение твердости и пластичности;
• Упругость и ударная вязкость помогают противостоять давлению;
• Отличная свариваемость: все виды сварки;
• Устойчивость к атмосферным факторам, перепадам температур;
• Стойкость к коррозии;
• Чувствительность к растяжениям.

А1

Прутки производят методом горячего проката, для упрочнения может применяться холодная обкатка полуфабрикатов. Сортамент включает позиции с диаметрами 6-40 мм. Стержни толщиной до 12 мм. могут поставляться в мотках, остальные — в виде вязанок.

Области применения:

• Петлевые детали для крепления ж/б изделий;
• Обвязка арматурного каркаса, выполненного из более высоких классов;
• Армирующие сетки;
• Укрепление пола, стен, фасадов;
• В строительстве зданий: в качестве вспомогательных и распределяющих элементов;
• Формирование каркасов теплиц и других легких построек;
• Декоративно-функциональные сооружения: ограждения, решетки;
• Производство крепежей и деталей в машиностроительном секторе.

Несмотря на узкопрофильность сфер применения, марка А240 — одна из самых популярных.

Характеристика арматуры А3

Стержни А3 выпускаются с рифленой поверхностью, если иное не указано в заявке. Это самый применяемый материал для возведения несущих элементов. Продольные ребра придают пруткам дополнительную жесткость, а выступы увеличивают силу сцепления с бетоном в несколько раз.

Согласно стандарту ГОСТ 5781-82, металлопрокат выпускают из нескольких марок стали:

• 35ГС, 25Г2С — диаметры: 6-40 мм.
• 32Г2Рпс — сечение 6-22 мм.

Конструкционные низколегированные сплавы имеют небольшие присадки хрома, никеля, меди, алюминия. Значительные концентрации марганца в составе стабилизируют структуру, увеличивают прочность за счет соединений с легирующими элементами, повышают стойкость к морозам и влаге.

Основные свойства:

• Стойкость к разнонаправленным нагрузкам;
• Гибкость позволяет создавать металлоконструкции разных форм;
• Устойчивость к перепадам температур;
• Технологичность, хорошая свариваемость.

Коррозионная стойкость ниже, чем у А1, но этих показателей достаточно для создания долговечных железобетонных сооружений в разных климатических зонах, в том числе в сырых грунтах, при повышенной влажности воздуха. Правда, для этого требуется тщательный подбор бетонных смесей.

А3

Прутки изготавливают горячекатаным методом, они могут подвергаться дополнительной обработке: термоупрочнению (маркировка Ат400), холодной вытяжке.  В результате готовая продукция имеет разные свойства. Например стержни 35ГС могут располагаться продольно и поперечно, но нельзя применять ручную дуговую сварку. Если при сборке каркаса необходимо использовать этот метод, выбирают  25Г2С. Из сплава 32Г2Рпс чаще изготавливают прутья для предварительно напряженных металлоконструкций.

Области применения:

• Укрепление фундаментов, несущих элементов;
• Возведение гражданских и промышленных монолитных зданий;
• Строительство мостов, тоннелей, метро;
• Армирование дорожных плит и других ж/б изделий.

Рифление с периодическими выступами имеет вид двухзаходной спирали, у прутьев диаметром 6 мм. допускается однозаходная. Диаметры до 10 мм. фасуют в бухты, остальные размеры поставляются в вязанках.

Разница между арматурой А1 и А3

Марка А240 — универсальный вариант для армирования плит, балок, колец колодцев, стяжек и фасадов. Однако когда требования к прочности высоки, например в монолитном строительстве, применяют прутья А3.

Ребристая фактура повышает прочность, но вместе с тем снижает коррозионную стойкость, поэтому периодические профили несовместимы с некоторыми марками бетона. Сложность на некоторых этапах производства повышает стоимость материала. 

Нередко для достижения нужного соотношения монтируют составные сетки из А1 и А3. Например оба класса используют в изготовлении балконных плит. Этот элемент в отличие от колонн, не испытывает высоких нагрузок и применение дорогостоящих материалов не обосновано. Однако каркас только из А240 не будет обладать достаточными характеристиками прочности.

Таким образом можно выделить следующие отличия:

• Предел текучести у А400 выше, при растягивающих воздействиях А240 подвержена трещинообразованию, поэтому невозможно изготовить предварительно напряженные стержни;
• Рифление обеспечивает надежное сцепление, но снижает устойчивость к влаге и агрессивным химическим веществам;
• Условия применения: А240 выполняет распределительную и вспомогательную функции, А400 — несущую и рабочую.

Таблица сравнения арматуры А1 и А3

Оцените нашу статью

[Всего голосов: 1 Рейтинг статьи: 5]

отличия по характеристикам и применению

На строительном рынке можно найти более десяти видов арматуры. Этот вид металлопроката используется для армирования конструктивных частей зданий и сооружений. Наиболее широкое применение в частном строительстве нашли прутки с маркировкой А1 и А3. Это разные изделия, которые имеют отличия не только в цене, но и рабочих характеристиках. Важно правильно выбрать тот вид изделия, который подойдет для конкретного объекта. Для это нужно изучить все отличия А1 и А3.

Содержание

1. Что такое класс арматуры
2. Правила расшифровки маркировок арматуры
3. Класс арматуры А1
4. Вес, механические свойства
5. Технология изготовления А1, особенности
6. Область применения А1
7. Класс арматуры А3
8. Вес, механические свойства
9. Технология производства А3
10. Сфера применения А3
11. Чем отличается арматура А1 от А3 — сравнительная таблица
12. Что лучше выбрать: советы профессионалов

Что такое класс арматуры

Сфера строительства обширна и разнообразна. От профессионала требуется знать множество характеристик изделий, чтобы учесть их отличия и подобрать именно то, которое эффективно выполнит свою роль. Для новичков все сложнее. Для того, чтобы подобрать строительный материал придется изучить ГОСТы и СНИПы, понять в чем заключаются отличия и приобрести правильную арматуру.

Для упрощения и унификации данных была придумана маркировка. Она есть почти у любого строительного материала. В том числе и у арматуры. На гладких или рифленых прутках можно заметить буквенно-числовое обозначение. В этой маркировке зашифрованы данные: вес, предельная нагрузка, возможность соединять арматуру методом сварки и др.

Важно: можно встретить двойную маркировку на прутках. Часто в скобках указан еще один код — А1 (А240), А3 (А400) и др. Здесь нет никаких разночтений. Вторая позиция соответствует новому ГОСТу, который действует в нашей стране с недавнего времени. Для удобства потребителей производитель может указывать привычный код арматуры.

Правила расшифровки маркировок арматуры

Отметим, что арматура может иметь не только буквенно-числовое обозначение, но и цветовое. Цветное пятнышко на торце изделия означает класс изделия и указывает на количество поперечных насечек между маркировочными знаками. Учитывая, что профиль арматуры А1 гладкий, цветовой маркировки на ней, как правило, нет. А вот А3 отмечена белым цветом. Это одно из основных отличий между прутками — вид профиля.

Новая схема маркировки прутков предполагает позиции:

• первая — литера А — горячекатаный прокат;
• 1 или 240 указывает на предел текучести металла (в Н\мм2).

Это основные позиции, за которыми могут следовать (их может и не быть) дополнительные обозначения, определяющие основные отличия между прутками. Например, литера “С” означает такое свойство изделия как возможность соединять прутья методом сварки.

Кроме того, маркировка может содержать указание на наличие легирующей добавки в составе стали. Но только при условии, что доля последней составляет не менее 0,3 %. Это может быть медь (Д), азот (А), фосфор (П) и др.

Класс арматуры А1

Класс арматуры А1 — недорогой и универсальный вариант стержней для армирования конструкции. Если расчеты позволяют, рекомендуется использовать именно это горячекатаное изделие, поскольку его приобретение позволяет сэкономить до 30 %  средств.

Согласно требованиям ГОСТ А1 производится исключительно с гладким профилем, в этом и заключается одно из основных отличий от арматуры класса А3. Внешне такое изделие очень напоминает стальную проволоку или пруток.

Вес, механические свойства

Вес арматуры, конечно, зависит от диаметра сечения прутка. А1 выпускается в диапазоне 6-40 мм.

Механические свойства изделия с маркировкой А1:

• высокие показатели упругости. Эта стальная арматура в четыре раза превышает подобные показатели композитного изделия). Этот класс демонстрирует наименьший показатель прогиба даже при большой длине пролета;
• термоустойчивость. Даже при нагревании 600 градусов и выше не теряет пластичности;
• высокая пластичность- арматуру с гладким профилем легко гнуть и изменять форму;
• устойчивость к воздействию коррозии.

Все перечисленные свойства облегчают монтаж А1.

Важно: ГОСТ требует от производителя обеспечивать механические свойства арматуры на 95 %.

ГОСТ также требует, чтобы на поверхности прутка не было трещин, рваных участков, закатов и плен. А вот загрязнения, наплывы, незначительная ржавчина и раскаты допустимы.

Технология изготовления А1, особенности

Может быть произведена горячекатаным способом из углеродистой стали — из подготовленной заготовки, разогретой до 12000 градусов. Эта технология применяется для производства прутков, диаметр сечения которых не более 80 мм;

Особенность арматурных прутков класса А1 — высокая пластичность и отличная свариваемость. Но данное изделие не может похвастаться высокой прочностью. В этом еще одно отличие от А3.

Область применения А1

Арматуру А1 используют в строительстве домов

Как уже отмечалось, стержни этого класса одни из самых востребованных на строительном рынке. Они универсальны и применяются в том или ином виде почти во всех частях ЖБ конструкций зданий и сооружений. Основная же сфера применения — вспомогательные конструкции — ограждения, армирования бетонных колец. В промышленном строительстве стержни этого класса используют для создания кладочной сетки, армирования стяжки пола и др.

В случае, если это позволяет расчетная нагрузка, А1 используется как рабочая арматура.

Класс арматуры А3

Класс арматуры А3

Основное отличие А3 — периодический профиль. Это значит, что на поверхности прутка расположены поперечно и продольно ориентированные ребра жесткости. Новая маркировка стержней А400.

Наличие ребер на поверхности арматуры обеспечивает лучшее сцепление прутка с бетоном, в отличие от гладкого А240. В конечном итоге это свойство существенно повышает прочность готовой конструкции. Но А3,в отличие от А240, не может похвалиться высокими антикоррозийными свойствами. По этой причине ее не рекомендуется использовать с некоторыми марками бетонной смеси, в среде с высокой влажностью и агрессивным воздействием.

Особенности А3 и основные отличия от А240:

• высокая стоимость;
• повышенные показатели прочности;
• отличное сцепление с бетоном за счет ребер жесткости;
• низкие антикоррозийные свойства, пластичность.

Отметим, что А3 может подвергаться дополнительной термообработке, тогда в маркировке присутствует литера “т”.

Вес, механические свойства

Удельный вес одного метра арматуры А1 и А3 не сильно отличается. Но при примерно одинаковых показателях отличие заключается в том, что у А400 будет меньше диаметр прутка.

Технология производства А3

Арматуру А3 используют в строительстве по монолитной технологии

А3 производится методом горячего катания из среднеуглеродистой низколегированной стали. После получения прутка проходит еще один цикл, в ходе которого происходит образование рифленой поверхности. Это приводит к уменьшению полезного сечения, в этом отличие от А240. Но вес остается практически одинаковым при равном погонаже.

Сфера применения А3

Этот тип профиля востребован при производстве ЖБ изделий, которые необходимы при строительстве по монолитной технологии:

• разнообразных фундаментов;
• плит перекрытий;
• балконов;
• колонн;
• монолитных стен;
• колец для колодцев и др.

Чем отличается арматура А1 от А3 — сравнительная таблица

Для наглядности основные различия между двумя видами арматуры (А1 и А3) собраны в таблицу.

Характеристика	Арматура А1	Арматура А3
Новая маркировка	А240	А400
Класс	Монтажный пруток	Рабочий
Профиль	Гладкий	Периодический: продольные и поперечные ребра
Диаметр сечения (мм)	6-40	6-22 6-40
Длина (м)	6-11,7	11,7
Тип стали	Конструкционная низколегированная или обычная	Конструкционная среднеуглеродистая низколегированная
Временное сопротивление разрыву	373	590
Процент удлинения после разрыва	25	14
Где применяется	Малоэтажное строительство — армирование фундамента, перекрытий,стяжки, балки, колонны	Армирование любых оснований, дорожных полотен, мостов, опор,плотин и др.

Что лучше выбрать: советы профессионалов

Отличий у рассмотренных видов арматуры много, в их число входит и стоимость. Приобретение А240 позволяет сэкономить до 30 % средств и иногда это отличие становится решающим. Отметим, что чаще всего эти два вида применяются в сочетании друг с другом, прекрасно дополняя конструкцию.

Профессионалы считают А240 универсальной. Она эффективна для армирования стяжки, колонны, фундамента малоэтажного и легкого здания. Ее рассматривают к покупке в первую очередь.

Если же от монолита требуется повышенная прочность и сопротивляемость нагрузкам — отдают предпочтение А3.  Часто она применяется для усиления каркаса из арматуры А1. Идеальное решение — использовать оба вида в комплексе. Так удастся сэкономить и создать прочный армирующий каркас.

Кроме того, отличие может заключаться в поставке изделий — прутья или мотки. Первый вариант ограничен длиной — не более 11,7 метра. После активной работы остается много остатков. Бухта позволяет сразу отмерить нужный отрезок, но придется выпрямить изделие, которое в мотке принимает дугообразную форму. Именно поэтому важно определиться с длиной отрезков каркаса еще на этапе проектирования.

Выяснив отличия между двумя видами арматуры,можно подобрать наиболее подходящую для конкретного объекта. Не стоит забывать, что на рынке есть еще много видов стальных прутков, имеющих существенные отличия между собой.

Учебная серия по электротехнике и электронике ВМФ (NEETS), модуль 5, с 2-11 по 2-16

NEETS   Модуль 5 – Введение в генераторы и двигатели

Страницы i,
1−1,
1−11,
1−21,
1−31,
2−1,
2−11,
3−1,
3−11,
4−1,
4−11, индекс

Межполюсная катушка в
двигатель подключается к току якоря так же, как в генераторе. При изменении нагрузки межполюсник
поток меняется, и коммутация автоматически корректируется при изменении нагрузки. Нет необходимости сдвигать
щетки при увеличении или уменьшении нагрузки. Щетки расположены на нейтральной плоскости без нагрузки. Они
оставаться в этом положении при любых условиях нагрузки.

Q15. Какой ток течет в межполюсных обмотках?

Двигатель постоянного тока реверсируется за счет изменения направления тока в якоре. Когда ток якоря
инвертируется, ток через межполюсник также реверсируется. Следовательно, интерпол по-прежнему имеет надлежащее
полярность для обеспечения автоматической коммутации.

РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ СТАРТЕРЫ

Поскольку сопротивление постоянному току большинства якорей двигателей низкое (от 0,05 до 0,5 Ом), а также из-за того, что противоЭДС
не существует, пока якорь не начнет вращаться, необходимо последовательно использовать внешнее пусковое сопротивление
с якорем двигателя постоянного тока, чтобы поддерживать начальный ток якоря на безопасном уровне. Когда арматура начинает
свою очередь, увеличивается встречная ЭДС; и, поскольку противо-ЭДС противодействует приложенному напряжению, ток якоря равен
уменьшенный. Внешнее сопротивление, включенное последовательно с якорем, уменьшается или устраняется по мере того, как двигатель достигает
на якорь подается нормальная скорость и полное напряжение.

Управление пусковым сопротивлением на постоянном токе
двигателя осуществляется либо вручную, оператором, либо с помощью любого из нескольких автоматических устройств. автоматический
устройства обычно представляют собой просто переключатели, управляемые датчиками скорости двигателя. Автоматические пускатели подробно не рассматриваются
в этом модуле.

Q16. Для чего нужны пусковые резисторы?

Сводка

В этой главе представлены принципы работы и характеристики двигателей постоянного тока.
следующая информация представляет собой краткое изложение основных тем для рассмотрения.

Основной ПРИНЦИП
ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
заключается в том, что ток, протекающий через катушку якоря, заставляет якорь действовать как магнит. Столбы арматуры есть
притягивается к полюсам поля противоположной полярности, заставляя якорь вращаться.

КОНСТРУКЦИЯ
двигателя постоянного тока почти идентичен генератору постоянного тока как физически, так и электрически. На самом деле, большинство ДК
генераторы могут работать как двигатели постоянного тока и наоборот.

КОММУТАЦИЯ В ДВИГАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА есть
процесс реверсирования тока якоря в момент, когда разноименные полюса якоря и поля обращены друг к другу
друг друга, тем самым меняя полярность поля якоря. Как полюса арматуры и поля то отталкиваются
друг друга, что приводит к продолжению вращения якоря.

2-11

ПРОТИВОЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА создается в двигателе постоянного тока, когда обмотки якоря пересекают поле
поток. Эта ЭДС противодействует приложенному напряжению и ограничивает протекание тока якоря.

В серии
ДВИГАТЕЛИ , обмотки возбуждения соединены последовательно с катушкой якоря. Напряженность поля зависит от
изменение тока якоря. Когда его скорость уменьшается под нагрузкой, последовательный двигатель развивает больший крутящий момент. Его
пусковой момент больше, чем у других типов двигателей постоянного тока. Его скорость широко варьируется между полной нагрузкой и без нагрузки.
Ненагруженная работа больших машин опасна.

В ШУНТОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ обмотки возбуждения соединены параллельно (шунтирую) через
обмотка якоря. Напряженность поля не зависит от тока якоря. Скорость шунтирующего двигателя изменяется незначительно
при изменении нагрузки, а пусковой момент меньше, чем у других типов двигателей постоянного тока.

2-12

В КОМПАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ один набор обмоток возбуждения соединен последовательно с якорем,
и один набор подключен параллельно. Характеристики скорости и крутящего момента представляют собой комбинацию желаемых
характеристики как серийных, так и параллельных двигателей.

Нагрузка на двигатель — это физический объект, который будет перемещаться двигателем.

АРМАТУРЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА бывают двух типов. Это типы с кольцом Грамма и с барабанной обмоткой.

АРМАТУРА GRAMME-RING ARMATURE неэффективна, так как часть каждой катушки якоря защищена от
линии флюса резки. По этой причине каркасы с обмоткой по кольцу Грамма используются редко.

2-13

БАРАБАЧНЫЙ ЯКОРЬ состоит из катушек, фактически намотанных вокруг сердечника якоря, поэтому
что все поверхности катушки подвергаются воздействию магнитного поля. Почти все двигатели постоянного тока имеют якорь с барабанной обмоткой.

РЕВЕРС ДВИГАТЕЛЯ в двигателе постоянного тока можно выполнить путем реверсирования внешних соединений или
меняя местами соединения якоря. Если оба перевернуты, вращение продолжится в исходном направлении.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ В ДВИГАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА поддерживается изменением сопротивления либо последовательно с
катушка возбуждения или последовательно с катушкой якоря. Увеличение сопротивления цепи шунтирующего поля увеличивает скорость двигателя.
Увеличение сопротивления цепи якоря снижает скорость двигателя.

2-14

РЕАКЦИЯ ЯКОРА — искажение основного поля в двигателе полем якоря.
Это приводит к смещению нейтральной плоскости в сторону, противоположную направлению вращения якоря. Интерполы и
компенсационные обмотки используются для уменьшения влияния реакции якоря на работу двигателя.

ПУСКОВЫЕ резисторы необходимы, так как сопротивление якоря двигателя постоянному току очень низкое. Излишний
ток будет течь при первом приложении постоянного напряжения, если ток не ограничен каким-либо образом. Добавление сопротивления в
серия с обмотками якоря снижает начальный ток. Затем его можно удалить после того, как встречная ЭДС будет построена.
вверх.

Ответы на вопросы Q1. Через Q16.

А1. Направление тока якоря и направление магнитного потока в поле.

А2. Направление движения проводника (вращения), направление потока и направление тока.

А3. Различий нет.

А4. Действие генератора.

А5. Скорость.

А6.
устройство, приводимое в движение двигателем.

А7. К нему должна быть подключена нагрузка, чтобы избежать повреждения от превышения скорости.

А8. Высокий крутящий момент (крутящая сила) на низкой скорости.

А9. Поддерживает постоянную скорость при изменении
нагрузки.

 А10. Только снаружи катушек отсекают поток (неэффективно).

А11. Путем намотки якоря таким образом, чтобы вся катушка подвергалась воздействию максимального магнитного потока.

А12. Поменяв местами соединения возбуждения или якоря.

2-15

А13. Мотор будет тормозить.

А14. Напротив вращения. А15. Ток якоря.

А16. Ограничить ток якоря до возникновения противоЭДС.

2-16

—	Материя, Энергия, и постоянного тока
—	Переменный ток и трансформаторы
—	Защита цепи, управление и измерение
—	Электрические проводники, техника электромонтажа, и схематическое чтение
—	Генераторы и двигатели
—	Электронное излучение, лампы и источники питания
—	Твердотельные устройства и блоки питания
—	Усилители
—	Схемы генерации и формирования волн
—	Распространение волн, линии передачи и Антенны
—	Принципы работы с микроволнами
—	Принципы модуляции
—	Введение в системы счисления и логические схемы
—	— Введение в микроэлектронику
—	Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
—	Знакомство с испытательным оборудованием
—	Принципы радиочастотной связи
—	Принципы радиолокации
—	Справочник техника, основной глоссарий
—	Методы испытаний и практика
—	Введение в цифровые компьютеры
—	Магнитная запись
—	Введение в волоконную оптику
Примечание: Обучение электротехнике и электронике военно-морского флота Контент серии (NEETS) является общедоступной собственностью ВМС США.

Патент США на гидравлический регулирующий клапан с гидравлическим приводом и якорным поршнем. Патент (Патент № 8,443,839, выдан 21 мая 2013 г.) клапан.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электромагнитные регулирующие клапаны для гидравлических систем управления используются для управления маслом под давлением, которое может использоваться для переключения стопорных штифтов в переключающих подъемниках и регуляторах зазоров в системах клапанов двигателя. Толкатели клапанов — это компоненты двигателя, которые контролируют открытие и закрытие выпускных и впускных клапанов в двигателе. Регуляторы зазора также могут использоваться для отключения выпускных и впускных клапанов в двигателе. Клапаны двигателя могут быть выборочно деактивированы или заблокированы, чтобы отключить работу некоторых цилиндров в двигателе, когда потребляемая мощность двигателя снижается. Деактивируя цилиндры, можно повысить топливную экономичность двигателя.

Электромагнитные управляющие клапаны деактивации двигателя должны работать с минимальным временем отклика, чтобы максимизировать эффективность двигателя и предотвратить его повреждение. Время срабатывания клапана включает время срабатывания клапана и время срабатывания деактивации. Электромагнитные регулирующие клапаны прикладывают магнитную силу к якорю, который перемещает шток регулирующего клапана, активируя катушку для перемещения якоря против силы смещения, которая обычно обеспечивается пружиной. Как правило, большая магнитная сила, приложенная соленоидом, уменьшает время отклика. Магнитная сила, прикладываемая катушкой, может быть увеличена за счет увеличения размера катушки. Тем не менее, стоимость, доступное пространство и соображения снижения веса, как правило, ограничивают размер катушки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гидравлический регулирующий клапан выполнен с возможностью работы с относительно недорогой катушкой за счет уменьшения эффективной площади давления, на которую действует жидкость под давлением, для создания смещающей силы, которую необходимо преодолевать магнитной силой, создаваемой катушка для перемещения клапана в рабочее положение. В частности, клапан включает в себя корпус клапана, катушку с выборочным возбуждением и якорь, расположенный рядом с катушкой. На катушку подается питание для создания магнитной силы, которая перемещает якорь из первого положения во второе положение. Полюсный наконечник устанавливается для создания зазора между полюсным наконечником и якорем. Полюсный наконечник имеет полость, которая открывается в зазоре. Поршень выходит из якоря в полость полюсного наконечника и перемещается вместе с якорем. Корпус клапана, якорь и поршень сконфигурированы так, что якорь смещается к седлу клапана в первом положении под действием жидкости под давлением. Магнитная сила, необходимая для перемещения якоря от седла клапана, зависит от разницы между площадью поршня и площадью, определяемой контактом якоря с седлом клапана.

В одном варианте осуществления якорь и шток клапана включают в себя первую тарелку и вторую тарелку, а корпус клапана определяет камеру подачи с первым седлом (т. е. седлом клапана), вторым седлом и камерой управления между первое и второе места. Первая тарелка сконфигурирована так, чтобы сидеть на первом седле, а вторая тарелка сконфигурирована так, чтобы быть на расстоянии от второго седла в первом положении, чтобы предотвратить протекание жидкости под давлением мимо первого седла и выпустить жидкость из камеры управления мимо второго седла. Первая тарелка сконфигурирована так, чтобы быть на расстоянии от первого седла, а вторая тарелка сконфигурирована, чтобы сидеть на втором седле во втором положении, чтобы обеспечить поток жидкости под давлением из камеры подачи в камеру управления и предотвратить поток из камеры управления в камеру управления. вытяжная камера.

Вышеупомянутые признаки и преимущества, а также другие признаки и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными из следующего подробного описания наилучших способов осуществления изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой вид в перспективе электромагнитного клапана;

РИС. 2 представляет собой перспективный вид в разобранном виде электромагнитного клапана, показанного на фиг. 1;

РИС. 3 представляет собой вид в разрезе по плоскости линии сечения 9.0003 3 — 3 на РИС. 1, показывающий клапан в первом, закрытом и обесточенном положении; и

РИС. 4 представляет собой частичный вид в разрезе, аналогичный фиг. 3 клапана во втором, открытом и под напряжением положении.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

РИС. 1 показан электромагнитный клапан 10 , например, такой, который используется для отключения толкателей или управления системой двойного подъема в двигателе внутреннего сгорания или дизельном двигателе. Электромагнитный клапан 10 также может называться гидравлическим регулирующим клапаном или электромагнитным приводом. Электромагнитный клапан 10 устанавливается на двигатель 12 . Электромагнитный клапан 10 включает в себя электромагнитную часть 16 и корпус клапана 18 .

РИС. 2 и 3 показан электромагнитный клапан 10 , имеющий корпус электромагнитного клапана 20 , в котором находится катушка 22 , питающая электромагнитный клапан 10 . Полюс 24 находится в корпусе соленоида 20 . Полюсный наконечник 24 определяет часть пути магнитного потока для соленоида 16 . Вставка коллектора потока 26 расположена внутри корпуса соленоида 20 и также является частью пути потока для соленоида 16 .

На якорь 28 воздействует поток, создаваемый возбуждением катушки 22 для смещения электромагнитного клапана 10 из нормально закрытого (первого) положения, как показано на РИС. 3, в открытое (второе) положение, как показано на фиг. 4. Воздушный зазор 30 расположен между проходящей в радиальном направлении поверхностью 32 полюсного наконечника 24 и проходящей в радиальном направлении поверхностью 33 якоря 28 . Воздушный зазор 30 можно отрегулировать путем регулировки полюсного наконечника 24 относительно якоря 28 . Разгрузочная канавка 34 , показанная на фиг. 2, предусмотрен в якоре 28 для облегчения потока масла под давлением в осевом направлении вдоль якоря 28 . Разгрузочная канавка 34 также называется каналом. Альтернативно, в корпусе клапана 18 рядом с якорем 28 может быть сформирован трубопровод для обеспечения потока масла под давлением через якорь 28 . Вставка 26 коллектора флюса может быть вставлена ​​рядом с катушкой 22 и корпусом клапана 18 в литой цельный или составной корпус 40 .

На фиг. 3, поршень 29 запрессовывается или иным образом закрепляется в отверстии 31 , образованном якорем 28 , так что поршень 29 выступает из якоря 28 и перемещается вместе с ним. Поршень 29 также проходит в полость 35 , образованную в полюсном наконечнике 24 . Головка 37 поршня 29 скользит в полости 35 при движении якоря 28 и выполнена так, что сальник 39 удерживается между поршнем 29 и полюсным наконечником 24 . Поршень 29 изготовлен из немагнитного материала, поэтому магнитный поток не передается от якоря 28 вдоль поршня 29 , благодаря чему сохраняется эффективность воздушного зазора 30 .

Опционально пружина 45 размещается в полости 35 между поршнем 29 и полюсным наконечником 24 . Весна 45 смещает якорь 28 в первое, обесточенное положение, описанное ниже. Другое отверстие 47 предусмотрено в полюсном наконечнике 24 напротив зазора 30 и имеет выход в полость 35 для минимизации или ослабления давления, препятствующего перемещению поршня 29 в направлении полюсного наконечника 24 .

Корпус клапана 18 определяет камеру 41 впуска масла, также называемую камерой подачи, в которой якорь 28 утилизируется и изначально получает масло под давлением. Корпус клапана 18 также образует промежуточную камеру 42 , также называемую камерой управления. Множество канавок 43 для уплотнительных колец предусмотрено на внешней стороне корпуса 18 клапана, и в каждую входит одно из множества уплотнений 44 . Уплотнения 44 обеспечивают уплотнение между корпусом клапана 18 и двигателем 12 . Тело 40 определяет внутренний приемник катушки 46 или шпульку, которая входит в часть соленоида 16 . Катушка 22 показана только частично, но следует понимать, что катушка 22 заполняет приемник катушки 46 . Корпус 40 может быть выполнен в виде цельной пластмассовой формованной детали, как показано на рисунке, или может быть сформирован из частей и собран вместе. Катушка 22 обернута вокруг держателя катушки 46 .

Шток клапана 48 имеет часть 50 , которая входит в отверстие 52 в якоре 28 . Положение штока клапана 48 можно регулировать относительно якоря 28 с помощью резьбового соединения или запрессовки между штоком 48 и якорем 28 . Якорь 28 включает тарелку 54 , называемую здесь первой тарелкой, которая перемещается относительно седла 9 клапана.0003 56 в ответ на изменения давления, как будет более подробно описано ниже. Выпускная тарелка 60 , называемая здесь второй тарелкой, предусмотрена на одном конце штока 48 управляющего клапана для перемещения относительно седла 62 клапана для открытия и закрытия выпускного отверстия 70 . Седло клапана 56 может называться здесь первым седлом клапана, а седло клапана 62 может называться вторым седлом клапана.

Канал снабжения 64 предусмотрен в двигателе 12 для подачи давления P ₁ в камеру впуска масла 41 , которая определена в корпусе клапана 18 . Канал управления 68 предусмотрен в двигателе 12 , который обычно поддерживается при управляющем давлении P ₂ . Выхлопная труба 71 , также предусмотренная в двигателе 12 , сообщается с выпускным отверстием 70 и соединена с атмосферным давлением и может обозначаться как «P ₀ ». Промежуточная камера 42 достигает давления P ₀ , когда выпускное отверстие 70 открыто. Давление при открытии 47 также является давлением окружающей среды, P ₀ .

На фиг. 4 электромагнитный клапан 10 показан в открытом положении. На катушку 22 подается питание для втягивания якоря 28 к катушке 22 . Первая тарелка 54 открывает седло первого клапана 56 для обеспечения давления P ₁ из камеры впуска масла 41 в промежуточную камеру 42 , а выпускная тарелка 60 сидит на седле 62 для закрытия выпускного отверстия 40 70 .

На фиг. 2-4, корпус клапана 18 включает порт подачи или отверстие 63 , в которое поступает масло под давлением из канала подачи 64 , который сообщается с камерой 9 впуска масла.0003 41 и седло клапана 56 . Когда седло клапана 56 открыто, впускная камера 41 сообщается с промежуточной камерой 42 . Масло под давлением подается через выходное отверстие 66 , также называемое портом управления, и в канал управления 68 .

Во время работы клапан 10 нормально закрыт, как показано на РИС. 3, и смещается в открытое положение, как показано на фиг. 4 подачей питания на катушку 22 . Катушка 22 при подаче питания уменьшает воздушный зазор 30 , образованный между полюсным наконечником 24 и якорем 28 . Якорь 28 смещается в сторону полюсного наконечника 24 электромагнитным потоком, создаваемым катушкой 22 . Масляная камера 41 сообщается с зазором 30 через разгрузочную канавку 34 .

В нормально закрытом положении, показанном на РИС. 3, тарелка 54 закрывает седло клапана 56 , изолируя камеру впуска масла 41 , расположенную по адресу P ₁ , от промежуточной камеры 42 , расположенной по адресу P ₀ . Масло под давлением в маслозаборной камере 41 прижимает тарелку 54 к седлу клапана 56 . Предполагая, что якорь 28 и поршень 29 обычно имеют круглое поперечное сечение или имеют площадь поперечного сечения, эквивалентную кругу, площадь поверхности 33 имеет кольцевую форму и представляет собой разницу между площадью поперечного сечения арматуры 28 , представленной как площадь А на фиг. 2, и площадь поперечного сечения A 1 поршня 29 . Площадь A 2 (см. фиг. 2) определяется контактным диаметром D 2 , при котором тарелка 54 якоря 28 контактирует с седлом 56 клапана. Площадь поверхности 72 обозначается как площадь поперечного сечения A 3 на РИС. 2 и определяется контактным диаметром D 3 , при котором тарелка 60 касается седла клапана 62 . Хотя площади поперечного сечения, описанные здесь, предполагаются круглыми, компоненты, образующие площади, могут иметь любую форму с эффективной площадью, равной площади круга.

Векторы сил, действующих на клапан 10 , могут быть определены следующим образом:

Fm = магнитная сила соленоида 16 ;

Fca=сила на якоре 28 для закрытия после отключения соленоида 16 ;

F 1 =A 1 *P 1 =сила жидкости при давлении подачи на поршень 29 ;

F 2 =A 2 *P 1 =сила жидкости при подаче давления на якорь 28 ;

F 03 =A 2 *P 0 = усилие в камере управления 42 перед включением соленоида 16 ;

Fc 3 =A 2 *P 1 =сила в камере управления 42 при включении соленоида 16 ;

Fs=усилие пружины 45 ;

F 4 =A 1 *P 0 =атмосферная сила на поршень 29 ;

F 5 =усилие управления/подачи на сиденье 62 ; и

F 6 = атмосферная сила на сиденье 62 .

Соответственно уравнение баланса сил для перемещения клапана 10 для открытия седла клапана 56 и закрытия седла клапана 62 выглядит следующим образом:
Fm+F 1− F 2+ F 03− 70936 F 3 6,9− F
, предполагая, что клапан 10 включает дополнительную пружину 45 , а силы, действующие в том же направлении, что и магнитная сила соленоида 10 , считаются положительными.

Это переписывается как:
Fm>−F 1+ F 2− F 03+ F 4+ FS,
и AS
FM > — ( A 1* P 1)+ ( A 2* P 1)+ ( A 2* P 1)+ ( A 2* P 1)+ ( A 2* P 1)+ ( A 2* P 1)+ ( A 1* P 1). 2* P 0)+( A 1* P 0)+ Fs.
Предполагая, что P 0 , атмосферное давление, равно нулю, тогда:
Fm >−( A 1* P 1)+( A 2* P 1)0997s
Сравните это с магнитной силой, необходимой при отсутствии поршня 29 :
Fm >( A 2* P 1)+ Fs.
В обоих случаях Fs может быть равно нулю, если не используется дополнительная пружина.

Таким образом, при сохранении двух диаметров D 1 и D 2 относительно близкими по размеру, A 1 и A 2 почти равны, и необходимая магнитная сила соленоида 10 необходима для открытия сиденье 54 резко уменьшается. Это позволяет использовать меньшую и, следовательно, менее дорогую катушку 9.0003 22 для использования.

Аналогично уравнение баланса сил для перемещения клапана 10 для закрытия седла клапана 56 и открытия седла клапана 62 : F 4− F 5+ F 6− Fs< 0,
при условии, что клапан 10 включает опциональную пружину 45 , и с силами, действующими в том же направлении, что и сила закрытия для закрытия якоря 28 считается положительным.

Это переписывается как:
FCA> −F 1+ F 2– FC 3+ F 4 ++ F 5- F 6 ++ F 5- F 6 ++ F 5- F 6 ++ F 5- F 6 F. 5- F 6 FC 5- F . Fca >−( A 1* P 1)+( A 2* P 1)−( A 2* P 1)+( A 0)+( A 3* P 1)−( A 3* P 0)+ Fs.
Предположим, что P 0 , атмосферное давление равно нулю, тогда
Fca >−( A 1* P 1)+( A 3* P 1)+ Fs.

Сравните это с усилием закрытия, требуемым при отсутствии поршня 29 :
Fca>F 5+ Fs;
Fca >( A 3* P 1)+ Fs.
В обоих случаях Fs может быть равно нулю, если не используется дополнительная пружина.

Таким образом, сохраняя диаметр D 3 больше диаметра D 1 , закрывающее усилие Fca достаточно велико, чтобы закрыть седло 56 . По мере увеличения разницы диаметров Д 1 и Д 3 увеличивается и скорость закрытия клапана 10 при обесточивании катушки 22 . Дополнительная пружина 45 также способствует увеличению скорости закрывания.

Таким образом, эффективная площадь давления, на которую действует P 1 для смещения якоря 28 в первое (без питания) положение на РИС. 3 представляет собой только разницу между площадью A 2 при контактном диаметре D 2 и площадью поперечного сечения поршня A 1 . Диаметр D 1 поршня 29 меньше диаметра контакта D 2 , так что эта эффективная площадь, на которую воздействует P 1 , направлена ​​вниз на фиг. 3, фактически нанесенный на часть поверхности 33 . Добавление поршня 29 , таким образом, уменьшает эффективную площадь, на которую должна подаваться жидкость под давлением, чтобы удерживать клапан 10 в закрытом, обесточенном положении, и тем самым уменьшает перепад давления, который необходимо преодолеть, чтобы начать открытие клапана 10 . Сила дополнительной пружины 45 также должна быть преодолена, чтобы полностью перевести клапан 10 в рабочее положение. Однако усилие пружины 45 помогает удерживать клапан в закрытом положении на фиг. 3, особенно если клапан 10 подвергается высоким перегрузкам. В альтернативном варианте вместо пружины 45 смещающее усилие, помогающее удерживать закрытое положение, может быть создано путем обеспечения прохода от промежуточной камеры 42 или управляющей галереи 68 к отверстию 47 , так что управляющее давление P 2 поддерживается на поверхности поршня 29 , выходящей на отверстие 47 .

Когда катушка 22 находится под напряжением, поток между полюсным наконечником 24 и якорем 28 притягивает якорь 28 к полюсному наконечнику 24 , как показано на фиг. 4. Ориентация якоря 28 лицом к лицу относительно полюсного наконечника 24 подвергает якорь 28 экспоненциально большей магнитной силе по мере уменьшения воздушного зазора 30 . Чтобы переместить якорь 28 во включенное (второе) положение на фиг. 4, магнитная сила катушки 22 должен преодолевать упомянутый выше перепад давления, который смещает якорь 28 в первое положение на РИС. 3 а также усилие пружины 45 .

Смещение якоря 28 приводит к открытию тарелки 54 относительно седла клапана 56 , обеспечивая тем самым давление Р ₁ из маслоприемной камеры 41 в промежуточную камеру

3 42 42 . Промежуточная камера

42 обычно поддерживается на уровне давления P ₀ , но увеличивается до P ₁ , когда тарелка 54 открывает седло клапана 56 , а тарелка 60 закрывает седло клапана 62 , закрывая выпускное отверстие. 70 . В этом варианте диаметр контакта D 3 больше диаметра контакта D 2 и больше диаметра D 1 . В других вариантах относительные размеры диаметров D 2 и D 3 может быть другим, в зависимости от желаемых функций клапана 10 . Это изменение давления с P ₂ на P ₁ увеличивает гидравлическое давление, подаваемое в систему клапанов двигателя, до P ₁ . Когда давление, подаваемое в систему клапанов двигателя, изменяется на P ₁ , выбранные клапаны двигателя могут быть отключены с помощью стопорных штифтов, регуляторов зазора или другого управляемого устройства (не показано), чтобы тем самым отключить выбранные цилиндры двигателя 9.0003 12 .

Когда катушка 22 впоследствии обесточивается, силы, вызванные потоком, исчезают (т. е. результирующая сила, тянущая якорь 28 к полюсному наконечнику 24 ), в результате чего результирующая сила Fca приводит в движение якорь 28 в нормально закрытое обесточенное положение на РИС. 3. Таким образом, якорь 28 сконфигурирован так, что чистая сила жидкости (т. е. чистая направленная вниз сила, действующая на A 3 за вычетом A 1 ), а также необязательная сила пружины Fs способствуют закрытию клапана 9.0003 10 , с выпускным отверстием камеры 42 в выпускное отверстие 70 , что обеспечивает относительно быстрое время отклика срабатывания клапана из положения под напряжением в положение без напряжения.

Клапан 10 имеет функцию продувки воздухом и самоочистки. В частности, якорь 28 образован перепускной прорезью 53 , также называемой перепускным каналом, чтобы позволить ограниченному количеству масла двигаться из камеры 41 9.0004 в камеру 42 при закрытом клапане 10 в обход седла 56 . В качестве альтернативы байпасная прорезь может быть предусмотрена в корпусе 18 рядом с седлом 56 . Щель 53 также позволяет удалять частицы грязи из камеры 41 вместе с маслом и, таким образом, выполняет функцию «самоочистки» клапана 10 . Дополнительно выдувается воздух из камеры 41 через щель 53 , тем самым предотвращая действие воздушной подушки против перемещения клапана 10 в рабочее положение, показанное на ФИГ. 4, когда на катушку 22 впоследствии подается питание. Это позволяет последовательно переходить из обесточенного положения во включенное.

При выключенном двигателе 12 , при котором не обеспечивается давление жидкости в клапане 10 и катушка 22 обесточена, при условии, что клапан 10 установлен в двигателе 12 с якорем 28 над полюсным наконечником 24 (т. е. в перевернутом виде по отношению к виду, показанному на РИС. 3 и 4), под действием силы тяжести якорь 28 упадет в положение под напряжением ИНЖИР. 4 (хотя на катушку не подается напряжение). Таким образом, когда двигатель 12 запускается, масло под давлением будет подниматься по каналу подачи 64 и вытеснять любой воздух перед ним из камеры подачи 41 в камеру управления 9.0003 42 , мимо открытого седла 56 , когда масло поступает в камеру 41 и зазор 30 , смещая якорь 28 в закрытое, обесточенное положение на фиг. 3. Воздух выбрасывается из камеры 42 в выпускное отверстие 70 , когда тарелка 60 смещается.

Несмотря на подробное описание наилучших способов осуществления изобретения, специалисты, знакомые с областью техники, к которой относится данное изобретение, увидят различные альтернативные конструкции и варианты осуществления изобретения в рамках прилагаемой формулы изобретения.