Гидравлика и гидропривод

12. ГИДРОАППАРАТУРА, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

ИГИДРОЛИНИИ

12.1.Классификация гидроаппаратов

Гидропривод, применяемый в машинах, позволяет наиболее ра­ ционально автоматизировать процессы машин с помощью гид­ равлических средств автоматизации — гидроаппаратуры, кото­ рая в этом случае является э л е м е н т н о й б а з о й автома­ тизации и выполняет самые разные функции по управлению — от простых до самых сложных.

По назначению всю гидроаппаратуру можно разделить на направляющую и регулирующую. В эту классификацию не вхо­ дит аппаратура гидравлических вычислительных устройств [8*], хотя она имеет, в основном, ту же элементную базу, что и направляющая и регулирующая.

Направляющая гидроаппаратура предназначена для измене­ ния (поддержания) направления потока жидкости путем пол ­ ного перекрытия (открытия) проходного канала (каналов) в аппарате. Регулирующая аппаратура предназначена для изме­

(каналов) в аппарате.

В свою очередь, регуляторы могут быть прямого и непрямого действия. К регуляторам прямого действия относятся те, в ко­ торых перемещение регулирующего элемента осуществляется за счет энергии регулируемого объекта, т. е. применительно к гидроаппарату — за счет энергии рабочей жидкости. Как прави­ ло, регуляторы этого типа просты по конструкции и не требуют большой мощности для' управления регулирующим элементом.

Если для перемещения регулирующего элемента необходима значительная мощность (сотни ватт и более), то применяют регуляторы непрямого действия, в которых энергия регулируе­ мой среды используется только для управления гидродвигате­ лем, а он уже сам воздействует на регулирующий элемент. При этом мощность сигнала от регулируемой среды незначительна и действует только на чувствительный элемент регулятора. Импульс от чувствительного элемента подается на гидроусилитель, усили­ вающий сигнал по мощности до значения, необходимого для управления регулирующим элементом.

Таким образом, регулятор непрямого действия значительно сложнее регулятора прямого действия и состоит, как правило, из трех основных узлов: чувствительного элемента, гидроусили­ теля и гидродвигателя. Тип гидроусилителя определяет назва­ ние самого регулятора. Усиление мощности происходит, обычно, в следящем (регулирующем) элементе гидроаппарата за счет подведения к нему энергии от насоса.

Рис. 12.1. Крановые распределители

кроме каналов, — соответствующие окна для подвода и отвода жидкости к гидролиниям. При совпадении каналов в кране с окна­ ми в корпусе через распределитель протекает жидкость, при пере­ крытии окон — распределитель заперт.

Основными элементами простейшего крановото распредели­

пробки осуществляется изменение направления движения жид­ кости в системе после распределители (рис. 12.1,6). В пробке конической формы устанавливают пружину 2 (см. рис. 12.1,а), прижимающую пробку к гнезду корпуса. В распределителях с цилиндрической пробкой пружина отсутствует, поэтому, чтобы устранить утечки жидкости, производят точную обработку со­ прягаемых деталей.

В гидроприводе горных машин часто применяются крановые распределители с шаровой пробкой типа ЭКШ (в насосных станциях гидрокрепей СНУ5 и др.) (7J-

Крановые распределители могут выполняться разгруженные ми или неразгруженными. В неразгруженных кранах (см. рис.

12.1,6) давление в камере, связанной с линией нагнетания, не уравновешивается, что приводит к одностороннему прижатию пробки, увеличению момента для ее поворота и увеличению утечек.

Поэтому при больших значениях давления применяют только разгруженные краны (рис. 12.1,в), в которых диамет­ рально противоположные полости соединены каналами.

В условных обозначениях распределителей по ГОСТ 2.781— 68 число позиций запорного элемента изображают числом квад­ ратов (см. прил. 6), а проходы (каналы) в распределителе — линиями со стрелками, показывающими направления потоков рабочей жидкости в каждой позиции. Запорный элемент изоб­ ражают в исходной позиции при отсутствии на него управляю­ щего воздействия. Чтобы представить действие распределителя в другой позиции запорного элемента, необходимо мысленно передвинуть соответствующий квадрат на место исходной пози­ ции, оставляя внешние гидролинни в прежнем положении. Управление распределителем указывается на малых сторонах общего прямоугольника, составленного из квадратов.

В гидроприводе горных машин широко используются крано­ вые распределители с плоским краном. Девятилинейный вось­ мипозиционный распределитель ЭРА1К (рис. 12.2,а), приме­ няемый в гидрокрепях, состоит из корпуса 7, распределительно­

помещены втулки 10, 12, прижимаемые пружинами 8, 13 к рас­ пределительному диску 11, неподвижно закрепленному на гид­ роблоке секции крепи или выполненному заодно с блоком. Внутри центрального гнезда кроме втулки смонтирован клапан­ ный распределитель, состоящий из седла 5, шарикового клапана 6, прижимаемого, к седлу пружиной 9, н толкателя 1. Клапанный распределитель отключает гидросистему крепи от напорной гидролинии после прекращения манипуляций крановым распре­ делителем и, таким образом, уменьшает утечки в системе.

При оттягивании рукоятки 2 вверх толкателем 1 открывает­ ся шариковый клапён 6, и рабочая жидкость под давлением поступает через центральную втулку 10 в периферийную втулку 12 и далее в то или иное отверстие распределительного диска 11. Так как гнезда в кране 4 выполнены на выступе торца, жидкость, подводимая к отверстию Н (рис. 12.2, 6) в распреде­ лителе может быть подана только к одному (иногда, к несколь­ ким) из семи отверстий, в то время как остальные шесть соединяются со сливным отверстием С. Поэтому для запирания жидкости в полостях гидроцилиндра нужны гндрозамкн.

Распределитель этого типа является самоуплотняющимся, так как при появлении утечек на плоскости между втулками 10, 12 и диском 11 в щели (согласно уравнению Бернулли) понижа­ ется давление, что вызывает увеличение силы прижатия втулок

кдиску.

Для облегчения поворота рукоятки 2 на валике крана уста­ новлен упорный подшипник 3.

Более рационально устроен аналогичный распределитель типа РП К [7], в котором клапанный распределитель установлен пе­ ред центральной втулкой, поэтому утечки сведены к минимуму. Выпускаются и более простые распределители типа ЭРА1М без клапанного распределителя j[7]!. Недостатком рассмотренных распределителей являются их сравнительно малые расходы.

Золотниковые распределители получили наибольшее распро­ странение в гидроприводе благодаря простоте их изготовления, компактности и высокой надежности в работе. Они применяют­ ся при весьма высоких значениях давления (до 32 МПа) и значительно больших расходах, чем крановые распределители.

Основные элементы этих распределителей (рис. 12.3)— зо­ лотник 1 с поясками и гильза 2 с проточками. Часто встречают­ ся безгильзовые распределители, в которых проточки и каналы для протекания жидкости выполнены непосредственно в корпусе распределителя.

При смещении золотника в ту или иную сторону от нейтраль­ ного положения жидкость протекает через распределитель к соответствующим гидролиниям. Протекание жидкости возможно также при расположении золотника в нейтральном положении. Кроме этого существуют несколько десятков различных схем протекания жидкости через золотниковый распределитель [10].

Наиболее распространенными являются четырех- и пятили­ нейные двух- и трехпозиционные распределители с ручным (механическим) или гидравлическим управлением (см. прил. 6). Дроссели и обратные клапаны в обеих крышках распределителя с гидроуправлением позволяют раздельно регулировать время

появления облитерации (см. 5.4). Для предотвращения заедания золотника при облитерации применяют специальные механичес­ кие и электромеханические устройства, сообщающие колебатель­ ные, иногда и вращательные, движения золотнику и, таким образом, разрушающие слой поляризованных молекул. С этой же целью в гидравлических системах с небольшим давлением выполняют пояски золотников с нулевым или отрицательным (неполным) перекрытием окон. В последнем случае увеличива­ ются утечки через золотник.

в

Рис. 12.4. Обратные клапаны

Клапанные распределители применяются, в основном, в гид­ росистемах, в которых необходимо обеспечить хорошую герме­ тичность. Для этого запорный элемент распределителя выпол­ няют, как правило, в виде конического или шарового клапана

усилия, необходимые для управления, и большие габариты при большом числе гидролиний.

В гидроприводе горных машин клапанные распределители применяются для автоматического перекрытия патрубков гид­ ромагистрали очистных комплексов при отключении от них под давлением (например, для ремонта) секций гидрокрепи, для дистанционного или автоматического управления гидрокрепями [8, 12]. В последних случаях управление распределителями, как правило, — электрическое.

12.2.2. Обратные клапаны

Обратные клапаны (рис. 12.4) предназначены для пропуска жидкости только в одном направлении. В зависимости от кон­ струкции запорного элемента они (чаще всего) могут быть Ша­ риковыми (а) или коническими( б), реже — тарельчатыми (в). Обратный клапан, установленный во всасывающей линии, иног­ да называют всасывающим или приемным.

Особенность обратных клапанов — небольшое усилие сжатия пружины, прижимающей запорный элемент к седлу, и большая пропускная способность. Обычно потери давления в серийных клапанах не превышают 0,2 МПа [10], а во всасывающих — на порядок меньше. Иногда для уменьшения потерь давления в клапане пружину не устанавливают. Закрытие клапана в этом

Рис. 12.5. Гидрозамки одностороннего (а) и двустороннего (б) действия н схемы их подключения к гидроцнлиндрам (в, г)

случае происходит под действием силы тяжести запорного эле­ мента, для чего клапан располагают вертикально.

Условное обозначение обратного клапана на гидравлических схемах приведено в прил. 6.

Разновидности обратных клапанов — п о д д е р ж и в а ю щ и е (подпорные) к л а п а н ы и н а п о р н ы е з о л о т н и к и [10, 12]. Они применяются в тех случаях, когда рабочую жидкость необходимо пропускать свободно в одном направлении и с не­ которым подпором — в противоположном направлении. В таком клапане выполняют два проточных канала для пропускания жидкости в разных направлениях и два запорных элемента, или один элемент в канале, подпружиненный с обеих сторон.

12.2.3.Гидравлические замки

Для запирания полостей гидроцилиндра в заданном положении поршня применяют управляемые обратные клапаны — гидрозам­

ки. Существуют гидрозамки о д н о с т о р о н н е г о и д в у с т о ­ р о н н е г о действия. В горной практике первые применяются, чаще всего, для запирания поршневых полостей стоек гидрокрепей при распоре их между почвой и кровлей выработки и для

С прекращением подачи жидкости клапан 4 под действием пру-