книги / Элементы гидравлических систем и объёмного гидропривода

отверстие для измерительных приборов, средств диагностирования и отбора проб.

По способу подключения к гидросистеме различают гидроаппараты внешнего резьбового, стыкового, фланцевого и модульного присоединения, а также встраиваемые конструкции, не имеющие корпуса и монтируемые в специальные монтажные гнезда гидравлических блоков [3, 11].

2.1. Направляющие гидравлические аппараты

Направляющие гидроаппараты обеспечивают управление пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости путем полного открытия или закрытия рабочего проходного сечения. К направляющим аппаратам относятся направляющие гидрораспределители, клапаны выдержки времени, клапаны последовательности, обратные клапаны и гидрозамки.

2.1.1. Направляющие гидрораспределители

Направляющие гидрораспределители предназначены для управления пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Гидрораспределители должны отвечать следующим основным требованиям:

•минимальная величина усилий, необходимых для перемещения подвижных элементов;

•малые гидравлические сопротивления рабочих проходных сечений и гидролиний;

•незначительные утечки и перетечки рабочей жидкости;

•безударный реверс движения ЗРЭ при ограниченном времени переключения.

Диаметры условных проходов Dу распределителей регламенти-

руются ГОСТ 16516–80 и имеют ряд от 1 до 250 мм, что соответствует номинальной величине расхода, а значит, и средней скорости течения рабочей жидкости в распределителе, рекомендуемой стандартом.

71

Фиксированные положения запорно-регулирующего элемента относительно корпуса определяют число позиций гидрораспределителя. Различают гидроаппараты двух-, трех-, четырех- и пятипозиционные. Рабочие позиции обозначаются буквами латинского алфавита слева направо, начиная с буквы a. Нейтральная (исходная) позиция для распределителей с тремя и более позициями обозначается как нулевая (0). Для двухпозиционных распределителей исходной мо-

жет быть любая из позиций a или b. Гидрораспределители характеризуются также числом основных гидролиний: двух-, трех-, четырех-

ипятилинейные. Поэтому применяется цифровое обозначение направляющих гидрораспределителей дробью. В числителе указывается число внешних гидролиний, а в знаменателе – число позиций, например: «Распределитель 4/3».

По конструкции ЗРЭ различают крановые, клапанные (седельные) и золотниковые распределители.

Вкрановых распределителях запорно-регулирующий элемент выполнен в виде пробки (крана). Соединение гидролиний реализуется через специальные продольные канавки, выполненные на поверхности пробки (рис. 5) или через отверстия в теле пробки (рис. 6). Распределение рабочей жидкости осуществляется путем поворота пробки (корпуса). Уплотнение сопрягаемых поверхностей пробки

икорпуса достигается за счет малых зазоров между ними.

Для уменьшения сил трения крановые распределители больших массогабаритных характеристик с цилиндрическими пробками часто монтируются на подшипниках. Разгрузка в радиальном направлении обеспечивается радиальными отверстиями, выполняемыми в пробке, что уменьшает перестановочные усилия, но ограничивает примени-

в уравновешивании сил давления рабочей жидкости на пробку, в реализации многопозиционных конструкций, а также в удержании вы-

72

ходных элементов гидродвигателей в нейтральном положении из-за наличия перетечек. Кроме того, сложно реализовать управление распределителем от электромагнитов, что препятствует автоматизации процессов регулирования. Поэтому крановые распределители применяют как управляющие гидроаппаратами и гидродвигателями малой мощности.

Рис. 5. Крановый гидрораспределитель 3/2

Рис. 6. Крановый гидрораспределитель 4/3

73

Клапанный направляющий гидрораспределитель включает в себя несколько клапанов шарикового, конического или плоского конструктивного исполнения. ЗРЭ принудительно открываются или закрываются для обеспечения пуска и останова рабочей жидкости. В зависимости от величины перестановочного усилия и диаметра условного прохода клапанные гидрораспределители могут иметь прямое и непрямое управление. При прямом управлении ЗРЭ перемещаются при непосредственном механическом воздействии на них.

На рис. 7 показан клапанный гидрораспределитель прямого управления с конусным ЗРЭ.

При отсутствии внешнего воздействия клапан 1 прижат к седлу 2 пружиной 3, а при подаче внешнего управляющего сигнала происходит отрыв клапана от седла. Величина усилия F, подсчитываемая в момент открытия клапана, зависит от сил трения покоя по уплотнению ЗРЭ, сил инерции, разности сил давления на входе и выходе клапана, предварительной затяжки пружины и геометрических размеров ЗРЭ. Поэтому диаметр условного прохода клапанных гидрораспределителей прямого управления, например от электромагнитов, обычно не превышает 10 мм, что соответствует расхо-

ду 6 10−4 м3/с (36 л/мин) и перепаду давлений 6,3 МПа. Увеличе-

ние рабочего давления приводит к повышению герметичности соединения.

Клапанный гидрораспределитель с пилотным управлением представлен на рис. 8. Давление, поступающее на вход гидроаппарата, в исходной позиции подводится к управляющему поршню 3 и к ЗРЭ 4. Шарик 4 запирает основную гидролинию и соединяет полость A с полостью слива T . При включении электромагнита вспомогательного клапана 1 камера 2 соединяется со сливом T. ЗРЭ 4 поднимается вверх и садится на верхнее седло, отключая линию A от линии T и соединяя ее с основной гидролинией высокого давления. Втулка 5 обеспечивает положительное перекрытие, поэтому во время переключения входная линия, линии A и T заперты.

74

Вусловных обозначениях ЗРЭ клапанных гидрораспределителей целесообразно изображать как обратные клапаны.

Клапанные гидрораспределители надежны и долговечны, обеспечивают более высокую герметичность, чем крановые, менее громоздки, не склонны к заклиниванию, поэтому применяются в ответственных гидросистемах.

Взолотниковых гидрораспределителях ЗРЭ выполняется в виде цилиндрического золотника с осевым движением. Они могут иметь прямое и непрямое (от пилота) управление. Выбор типа управления зависит от требуемой величины перестановочного усилия, а следовательно, от диаметра условного прохода.

По виду управления различают распределители с мускульным,

механическим, гидравлическим, пневматическим, электрическим и комбинированным управлением (рис. 9).

75

Рис. 9. Виды управления гидрораспределителями и их условное обозначение: а – мускульное от рукоятки; б – механическое от кулачка; в – электрическое от электромагнита; г – пневматическое; д – комбинированное электрогидравлическое

Мускульное управление осуществляется от рукоятки или поворотной кнопки с усилием до 100 Н. Возможна фиксация ЗРЭ в одной

или нескольких позициях или пружинный возврат его в исходную позицию.

Вгидрораспределителе с управлением от рукоятки (рис. 10) золотник с помощью шарнира 2 связан с рукояткой 1 и следует за ее движением. Осевое усилие, необходимое для перемещения золотника, зависит от перепада давления в золотнике, типоразмера гидроаппарата, сил трения и защемления, а также от гидродинамических сил. Между золотником и корпусом (втулкой) имеется гарантированный зазор, обеспечивающий малые силы трения и небольшие перетечки рабочей жидкости. Возврат золотника в исходную позицию после снятия управляющего воздействия обеспечивается пружиной 3. Возможна фиксация золотника в определенных позициях при наличии фиксатора.

Внаправляющих гидрораспределителях с механическим управлением перемещение золотника реализуется от кулачка с роликом или от упора (планки) под углом не более 30° к плоскости, перпендикулярной оси золотника, на рычаге, закрепленном на корпусе. Это

позволяет уменьшить радиальную составляющую внешней силы и исключить заклинивание золотника. Направляющие гидрораспре-

76

делители с механическим управлением дают возможность использовать в качестве управляющего воздействия непосредственно перемещение исполнительного органа машины.

Рис. 10. Золотниковый гидрораспределитель с управлением от рукоятки (Rexroth)

Пневматическое управление применяется при наличии источника снабжения воздухом под давлением и малых перестановочных усилиях. На рис. 11 представлен гидрораспределитель 4/3 с управлением золотником 1 от пневмоцилиндров 2.

Пневмоцилиндры механически не связаны с золотником, перемещение которого осуществляется через толкатели. Золотник центрируется пружинами, а удерживается в крайних позициях с помощью фиксатора 3 даже при снятии управляющего воздействия.

Перемещение золотника в распределителях с электрическим управлением осуществляется с помощью электромагнитов толкающего типа.

77

78

Рис. 11. Гидрораспределитель с пневмоуправлением (Rexroth)

78

Четырехпоясковый золотник перемещается маслонаполненными электромагнитами постоянного тока 4 и переменного тока 5 (рис. 12). Электромагниты оснащены кнопками ручного переключения для управления гидрораспределителем при отсутствии электрического сигнала управления или контроля функции переключения электромагнита. В корпусе выполнены пять проточек. Гидролинии P, A и B разделены перегородками в корпусе. Гидролиния TA −TB соединяет крайние проточки и отделена от торцовых камер 2 с обеих сторон поясками 1. Торцовые камеры 2 соединены между собой сверлениями в корпусе, через которые при смещении золотника жидкость из одной торцовой камеры вытесняется в другую. Время перекладки золотника регулируется установкой дросселя или демпфера 3. Возврат золотника в нулевую позицию после отключения электромагнита обеспечивается с помощью шайб и пружин, опирающихся на корпус.

Для перемещения золотника применяют электромагниты постоянного и переменного тока. Электромагниты постоянного тока обеспечивают плавное переключение с большой частотой и имеют высокую надежность, но для их работы требуется источник постоянного тока. Электромагниты переменного тока отличаются высоким быстродействием и большим тяговым усилием. Однако их работа сопровождается ударным перемещением якоря, а электромагнит быстро перегорает, если якорь не доходит до конечного положения. Электромагниты выпускаются с воздушным зазором между статором и якорем – сухие, а также жидкостно-заполненные. При заполнении якорного пространства рабочей жидкостью уменьшается механический износ якоря, демпфируются удары при включении, увеличивается плавность переключения, улучшаются условия отвода тепла, отпадает необходимость герметизации полостей. При ограниченной мощности электромагнитов перестановочные усилия составляют 16...25 Н, допустимая частота включений – 1800 в час.

Диаметр условного прохода электроуправляемых гидрораспределителей не превышает 10 мм, что соответствует расходу до

2 10−3 м3/с (120 л/мин) и давлению до 32 МПа.

79