1. Общие сведения
При эксплуатации гидросистем возникает необходимость изменения
направления потока рабочей жидкости на отдельных ее участках с целью
изменения направления движения исполнительных механизмов машины,
требуется обеспечивать нужную последовательность включения в работу
этих механизмов, производить разгрузку насоса и гидросистемы от
давления и т.п.
Эти и некоторые другие функции могут выполняться специальными гидроаппаратами - направляющими гидрораспределителями.
При изготовлении гидрораспределителей в качестве конструктивных
материалов применяют стальное литье, модифицированный чугун, высоко- и
низкоуглеродистые марки сталей, бронзу. Для защиты отдельных элементов
распределителей от абразивного износа, поверхности скольжения
цементируют, азотируют и т.п.
Размеры и масса гидрораспределителей зависят от расхода жидкости через них, с увеличением которого они увеличиваются.
По способу присоединения к гидросистеме гидрораспре-делители
выпускают в трех исполнениях: резьбового, фланцевого и стыкового
присоединения. Выбор способа присоединения зависит от назначения
гидрораспределителя и расхода через него рабочей жидкости.
По конструкции запорно-регулирующего элемента гидрораспределители подразделяются следующим образом:
Золотниковые (запорно-регулирующим элементом является золотник
цилиндрической или плоской формы). В золотниковых гидрораспределителях
изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем
осевого смещения запорно-регулирующего элемента.
Крановые (запорно-регулирующим элементом служит кран). В этих
гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости
достигается поворотом пробки крана, имеющей плоскую, цилиндрическую,
коническую или сферическую форму.
Клапанные (запорно-регулирующим элементом является клапан). В
клапанных распределителях изменение направления потока рабочей жидкости
осуществляется путем последовательного открытия и закрытия рабочих
проходных сечений клапанами (шариковыми, тарельчатыми, конусными и
т.д.) различной конструкции.
По числу фиксированных положений золотника гидрораспределители подразделяются: на двухпозиционные, трехпозиционные и многопозиционные.
По управлению гидрораспределители подразделяются на
гидроаппараты с ручным, электромагнитным, гидравлическим или
электрогидравлическим управлением. Крановые гидрораспределители
используются чаще всего в качестве вспомогательных в золотниковых
распределителях с гидравлическим управлением.
2. Золотниковые гидрораспределители
Запорно-регулирующим элементом золотниковых гидрораспределителей
является цилиндрический золотник 1, который в зависимости от числа
каналов (подводов) 3 в корпусе 2 может иметь один, два и более поясков
(рис.1, а). На схемах гидрораспределители обозначают в виде подвижного
элемента, на котором указываются линии связи, проходы и элементы
управления. Рабочую позицию подвижного элемента изображают квадратом
(прямоугольником), число позиций соответствует числу квадратов (рис.1,
б).
Рис.1. Схема (а) и обозначение (б) гидрораспределителя
Рассмотрим принцип работы распределителя (рис.2). В первой (исходной)
позиции все линии А, В , Р и Т, подходящие к распределителю разобщены,
т.е. перекрыты (рис.2, а). При смещении золотника влево распределитель
переходит во вторую позицию, в которой попарно соединены линии Р и А, В
и Т (рис.2, б). При смещении золотника вправо - в третью, где
соединяются линии Р и В, А и Т (рис.2, в). Такой распределитель часто
называют реверсивным, так как он используется для остановки и изменения
направления движения исполнительных органов.
Рис.2. Схема работы золотникового гидрораспределителя
В зависимости от числа подводов (линий, ходов) распределители могут
быть двухходовые (двухлинейные); трехходовые (трехлинейные), четырех- и
многоходовые. В соответствии с этим в обозначениях гидрораспределителей
первая цифра говорит о числе подводов. Например, из обозначения
гидрораспределителя "4/2" можно понять, что он имеет 4 подвода, т.е. он
четырехходовой (четырехлинейный).
Вторая цифра в обозначении говорит о числе позиций. То же обозначение распределителя "4/2" говорит, что у него две позиции.
Примеры обозначения распределителей приведены на рис.3.
Рис.3. Примеры обозначения типов распределителей
Управление положением золотника распределителя может быть нескольких типов.
Устройство ручного гидрораспределителя 4/3 и его условного обозначения
представлено на рис.4. Переключение позиций распределителя
осуществляется рукояткой 1, которая при помощи серьги 2 шарнирно
присоединяется к золотнику 10. С корпусом 6 рукоятка шарнирно соединена
с ушком 11. Для фиксации каждого положения золотника служит шариковый
фиксатор 9, помещенный в задней крышке 8. Утечки жидкости по золотнику
со стороны передней крышки 3 исключаются манжетным уплотнением. Рабочая
жидкость подводится к отверстию 5, а отводится через отверстие 4. Канал
7 дренажный, служит для отвода утечек.
На рис.5 изображен гидрораспределитель с электрогидравлическим
управлением и его уловное обозначение. Он состоит из основного
гидрораспределителя 2 с гидравлическим управлением и вспомогательного
гидрораспределителя 1 с электромагнитным управлением. Основной
гидрораспределитель управляет потоком рабочей жидкости гидросистемы, а
вспомогательный регулирует поток управления. Такие гидрораспределители
применяют в гидроприводах с дистанционным и автоматическим управлением
при больших расходах и высоком давлении в гидросистеме, когда
применение гидрораспределителей с электромагнитным управлением
невозможно.
Рис.4. Гидрораспределитель с ручным управлением
Рис.5. Гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением
В зависимости от числа золотников гидрораспределители подразделяют на
распределители с одним и несколькими золотниками. В последнем случае
распределители могту быть моноблочными или секционными. Секции
распределителя соединяют между собой болтами. На рис.6 представлен
моноблочный гидрораспределитель.
Рис.6. Общий вид (а) и продольный разрез (б) моноблочного
четырехзолотникового гидрораспределителя
Золотники гидрораспределителя могут выполняться в трех исполнениях (рис.7).
Золотники с положительным осевым перекрытием (рис.7, а) имеют
ширину поясков b больше, чем ширину проточки c или диаметр рабочих окон
в корпусе. При нейтральном положении золотника такого
гидрорапределителя напорная гидролиния отделена от линий, соединяющих
полости гидродвигателя и слива. Величина перекрытия П = (b - c) / 2
зависит от диаметра золотника: при d = 10…12 мм перекрытие принимают
равным 1…2 мм; при d до 25 мм - 3…5 мм; при d до 50 мм - 6…8 мм.
Золотники с положительным осевым перекрытием позволяют фиксировать
положение исполнительного механизма. Недостатком является наличие у них
зоны нечувствительности, определяемой величиной осевого перекрытия: в
пределах этой зоны при перемещении золотника расход жидкости через
гидрораспределитель равен нулю, а исполнительный механизм не движется,
несмотря на подаваемый к золотнику сигнал управления.
Рис.7. Конструктивные исполнения золотников
Золотники с нулевым осевым перекрытием (рис.7, б) имеют ширину
пояска b равную ширине проточки c или диаметру рабочих окон, а осевое
перекрытие П = 0. Такие золотники не имеют зоны нечувствительности и
наилучшим образом удовлетворяют требованиям следящих гидросистем.
Однако изготовление таких золотников связано со значительными
технологическими трудностями.
Золотники с отрицательным осевым перекрытием (рис.7, в), у
которых b < c; при нейтральном положении их напорная гидролиния
соединена со сливом и с обеими полостями гидродвигателя. При этом
жидкость через зазоры непрерывно поступает на слив, а в обеих полостях
гидродвигателя устанавливается одинаковое давление. В
гидрораспределителях с таким золотником зона нечувствительности
сводится к минимуму, но из-за слива рабочей жидкости часть мощности
теряется. Кроме этого, гидросистема с таким золотником будет иметь
меньшую жесткость, так как из-за перетекания жидкости через начальные
зазоры в золотнике будет переходить смещение исполнительного механизма
при изменении преодолеваемой нагрузки.
3. Крановые гидрораспределители
В крановых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей
жидкости достигается поворотом пробки, имеющей плоскую, цилиндрическую,
сферическую или коническую форму.
На рис.8 показана схема включения распространенного кранового
распределителя в систему управления силовым цилиндром. Пробка крана
имеет два перпендикулярных, но не пересекающихся отверстия. Она может
занимать два и больше угловых положения.
Рис.8. Схемы включения в гидросистему пробкового крана
Серийный двухпозиционный крановый гидрораспре-делитель Г71-3 (рис.9) с
цилиндрической пробкой состоит из корпуса 3, фланца 5, крышки 1, пробки
2, уплотнения 4, ступицы 7, рукоятки 8 и шарикового фиксатора 6. В
положении пробки крана, указанном на рисунке, жидкость через отверстие
17 поступает в камеру 16; из нее через канал 18 в пробке крана (показан
пунктиром) - в камеру 12 и далее через отверстие 11 в корпусе к
гидродвигателю или к другому управляемому объекту. Из другой полости
гидродвигателя жидкость поступает в отверстие 9, далее в камеру 10 и
через канал 13 в камеру, которая отверстием 15 в корпусе крана
соединена со сливом. При повороте пробки крана по часовой стрелке на
угол 45 происходит изменение направления потока рабочей жидкости.
Рис.9. Крановый гидрораспределитель и его условное обозначение
Герметичность кранового гидрораспределителя
обеспечивается за счет притирки пробки к корпусу крана. Для кранов с
цилиндрической пробкой зазор между пробкой и корпусом принимают равным
0,01…0,02 мм. В этих кранах вследствие износа пробки и корпуса зазор
между ними, а следовательно, и утечка рабочей жидкости с течением
времени увеличиваются, что является недостатком такого кранового
распределителя. Такого недостатка нет в крановых гидрораспределителях с
конической пробкой.
Крановые гидрораспределители чаще всего применяют в качестве
вспомогательных в золотниковых гидрораспределителях с гидравлическим
управлением.
4. Клапанные гидрораспределители
В гидросистемах некоторых машин применяют также клапанные
распределители, которые просты в изготовлении и надежны в эксплуатации,
а также могут обеспечить высокую герметичность.
Затвора клапанов приводят в действие ручными, механическими и
электротехническими устройствами. Из ручных устройств наиболее
распространены клапаны с качающимся рычагом, схема которого для питания
одной полости гидродвигателя приведена на рис.10, а.
Рис.10. Клапанные распределители:
а, б - с качающимся рычагом; в - с кулачковым приводом;
г - с электромагнитным приводом
В клапанном распределителе (см.рис.10, а) в
нейтральном (среднем) положении качающегося рычага 1 оба клапана 2 и 3
находятся в своих гнездах; в этом положении клапанов канал b
гидродвигателя отсоединен как от канала a, связанного с насосом, так и
от канала c, связанного с баком. При повороте рычага 1 вправо с
гидродвигателем соединяется канал a насоса, при повороте влево - канал
c бака.
Схема четырехходового клапанного распределителя представлена на рис.10,
б. При повороте рукоятки 1 перемещается та или другая пары клапанов 2
или 3, обеспечивая подвод (отвод) жидкости к соответствующей полости
силового цилиндра 4.
Распространены также клапаны с кулачковым приводом (рис.10, в). На
валике 3 находятся четыре кулачка 2, соответствующим образом
ориентированные один относительно другого. При повороте валика кулачки
воздействуют на штоки соответствующего конусного затвора 1, обеспечивая
подвод рабочей жидкости в полости илового цилиндра 5 и ее отвод. В
положении, показанном на рассматриваемом рисунке, жидкость от канала,
связанного с насосом, поступает через открытый (утопленный) затвор 4 в
левую полость силового цилиндра 5 и удаляется в бак из правой полости
цилиндра через клапан. Остальные два затвора находятся в своих седлах.
При повороте валика вступают в действие эти затворы, обеспечивая подвод
жидкости в правую полость цилиндра 5 и отвод ее из левой полости.
На рис.10, г представлена схема трехпозиционного клапанного
распределителя прямого действия с двумя клапанами 1 и 4, управляемыми
электромагнитами 2 и 3. При выключенных электромагнитах оба клапана
прижаты пружинами к своим седлам. При этом магистраль нагнетания
перекрыта, а полости гидродвигателя соединены со сливом.
При включении электромагнита 2 клапан 1, сжимая пружину, переместится в
крайнее левое положение и прижмется к левому седлу. В этом положении
одна из полостей потребителя соединится с напорной магистралью. При
включенном электромагните 3 и выключенном электромагните 2 сработает
клапан 4, соединив вторую полость потребителя с магистралью нагнетания.
Источник: Промышленная комплектация
|
