Реверсирование в гидроприводах

Изменение направления движения исполнительного органа гидродвигателя в гидроприводах называют реверсированием. Для осуществления реверсирования в гидроприводе применяют гидрораспределители: золотникового типа, клапанные и крановые. Наибольшее распространение получили гидрораспределители золотникового типа, у которых запорно-регулировочным элементом является золотник. Гидрораспределители золотникового типа выпускаются промышленностью двух- и трехпозиционные. В двухпозиционных золотниках плунжер может занимать два крайних положения: левое и правое. В трехпозиционных золотниках плунжер может занимать три положения: правое, среднее и левое, причем после снятия усилия с рукоятки переключения она всегда возвращается пружиной в среднее положение. Гидрораспределитель золотникового типа согласно схеме (рис. 10.19) имеет корпус 8, плунжер 6, рукоятку переключения 12. В корпусе 8 имеются кольцевые выточки 3, 5, 7,10, 11, а на плунжере 6 - уплотнительные пояски 1, 2.

Рис. 10.19. Гидрораспределитель золотникового типа

Плунжер 6 с уплотнительными поясами 1 и 2 называется золотником. При положении, указанном на рисунке, выточка 5 перекрыта пояском 2 и жидкость от насоса идет через выточку 7, 10 и далее по трубопроводу 9 в поршневую полость гидроцилиндра. Поршень, совершая рабочий ход и двигаясь справа налево, будет вытеснять жидкость по трубопроводу 4, через золотник и на слив в гидробак. Для реверсирования движения поршня со штоком рукоятку 12 перемещают влево, при этом будет перекрыта выточка 10 и открыта выточка 5 и поршень со штоком пойдет слева направо, т.е. произойдет реверсирование движения силового органа станка. Гидравлические распределители золотникового типа выпускают промышленностью с положительным и отрицательным перекрытием. При положительном перекрытии ширина пояска плунжера больше ширины выточки , т.е. больше , при отрицательном перекрытии меньше при нулевом перекрытии = .

Недостатком золотников с положительным перекрытием является их нечувствительность в зоне равной ( - )/2. В этой зоне перемещение плунжера не влияет на движение поршня гидроцилиндра - гидродвигателя, что недопустимо для следящих гидросистем. Поэтому для следящих гидросистем потребовались золотники с отрицательным перекрытием, имеющие высокую чувствительность. Однако золотники с отрицательным перекрытием имеют утечки жидкости. Величина положительного перекрытия зависит от допускаемой величины утечек и от размеров диаметра плунжера золотника.

Рекомендуется придерживаться следующих значений положительного перекрытия для различных диаметров уплотнительных поясков плунжера золотника: 10 мм, ( - )/2=1...2 мм, при =10...20 мм; ( - )/2=2...4 мм; при >20 мм, ( - )/2=6...8 мм.

Величина отрицательного перекрытия зависит от расхода жидкости, проходящей через золотник. Так при <8 см³/с, ( - )/2 0,01 мм, при <30 см³/с, ( - )/2=0,03...0,04 мм.

В гидроприводах применяют золотниковые гидрораспределители с управлением: ручным, типа Г74-1 и БГ74-1; механическим; гидравлическим, типа Г72-1; электрическим, типа Г73-1; электрогидравлическим, типа 4Г73-3, ПГ73, Р202 и Р323.

Гидрораспределители золотникового типа с ручным управлением Г74-1 (рис. 10.20, а) и БГ74-1 (рис. 10.20, б) обычно обслуживает силовой орган станка, приводимый в движение гидродвигателем с двусторонним штоком.

У гидрораспределителей типа Г74-1 и БГ74-1 при среднем положении плунжера 8 нагнетательный трубопровод соединен с обеими полостями цилиндра гидродвигателя и со сливом. У гидрораспределителей типа Г74-1 плунжер 8 фиксируется в любом из трех возможных положений (в левом, среднем и правом) при помощи фиксатора 1 и пружины 11 с шариком. Поэтому он называется трехпозиционным золотником. У гидрораспределителей типа Б174-1 плунжер 8 при помощи пружины 11 автоматически возвращается в среднее положение после удаления усилия с рукоятки управления 9.

Рис. 10.20. Гидрораспределители золотникового типа

Принцип действия гидрораспределителей с ручным управлением типа Г74-1 и БГ74-1 заключается в следующем: масло от насоса подается через отверстие в полость 4, откуда в зависимости от положения плунжера 8 поступает в полости 2 и 7, соединенные с цилиндром гидравлического двигателя, который при этом приходит в действие и приводит в движение силовой орган станка. Полости 2 и 7 сообщаются с выточкой 3 каналом 5, который присоединен к сливному трубопроводу.

В гидрораспределителе с механическим управлением (рис. 10.20, в) рабочий орган осуществляет возвратно-поступательное движение и имеет два упора (кулачки) 10 и 9. При движении рабочего органа его упоры вступают во взаимодействие с рычагом 4. Рычаг 4 связан с поводком 3 плунжера золотника 14. Если цикличное движение совершается непрерывно, то плунжер золотника не должен останавливаться в среднем положении, для чего рычаг 4 снабжен выступом 7, взаимодействующим с призмой 5. Призма 5 пружиной 6 отжимается вправо и выводит рычаг из среднего положения. На рис. 10.20, в показано положение золотника при рабочем ходе силового органа 8, т.е. при его движении влево.

Принцип действия гидрораспределителя заключается в следующем. Масло от насоса 17 через трубопровод 16 поступает к золотнику 14, плунжер которого соединяет соответствующие полости, по которым масло поступает от трубопровода 16 под давлением к другому трубопроводу 12 и к бесштоковой полости цилиндра гидродвигателя 11. Поршень гидродвигателя, двигаясь влево, вытесняет по трубопроводу 13 масло, которое поступает в золотник 14 и через него к сливным трубопроводам 2, 15.

Силовой орган 8, двигаясь влево, упором 9 перемещает нижнюю часть рычага 4 вправо, при помощи поводка 3 плунжер золотника передвигается и занимает правое крайнее положение, благодаря чему движение потока будет реверсировано, так как трубопровод 13 соединен с трубопроводом 16, а трубопровод 12 - со сливными трубопроводами 2,15. Если в системе возникает повышенное давление, масло будет пропущено через предохранительный клапан 1 и давление сравняется с заданным.

Гидрораспределители золотникового типа с гидравлическим управлением применяют при значительных расстояниях между реверсирующим органом и золотником.

В деревообрабатывающих станках находят применение следующие гидрораспределители с гидравлическим управлением: Г72-11 и Г72-22 без дросселей и Г72-13, Г72-14, Г72-16 с дросселями.

Гидрораспределители с дросселями отличаются от золотников без дросселей тем, что у первых камеры соединяются с трубопроводом не непосредственно, а через дроссель и обратный клапан. Ввиду такого соединения золотники с дросселями могут регулировать скорость срабатывания золотника в течение 0,3-3 с.

Широкое применение в отечественном машиностроении получили конструкции дросселей игольчатого типа (рис. 10.21, а). Проходное сечение этого дросселя имеет коническое отверстие и коническую иглу. При перемещении иглы вверх проходное отверстие увеличивается, при опускании - уменьшается. На рис. 10.21, б показана схема дросселя с проходным сечением кольцевого профиля. Дроссели с эксцентричной проточкой прямоугольной и треугольной форм (рис. 10.21, в) обеспечивают устойчивый расход жидкости во времени.

На рис. 10.21, г показан золотниковый дроссель с большим конусом на конце золотника. При высокой чувствительности применяются золотниковые дроссели с острыми кромками на конце (рис. 10.21, в). Обычно такую конструкцию применяют при хорошо отфильтрованной жидкости.

Рис. 10.21. Дроссели игольчатого типа

Наиболее распространенным в машиностроении является дроссель щелевой конструкции (рис. 10.21,е).

Дроссели с дополнительным устройством служат регуляторами потока. Они широко применяются в гидросистемах станков деревообработки и в мебельном производстве.

Равномерную скорость перемещения силового органа станка независимо от изменения нагрузки обеспечивают дроссели с регулятором типа ПГ55-25 и ПГ55-24.

Дроссели с регулятором и обратным клапаном типа ПГ55-32, 34, 35 предназначены для регулирования скорости перемещения силового органа станка в одном направлении независимо нагрузки и перемещения силового органа в обратном направлении без регулирования скорости.

Дроссели с регулятором и предохранительным клапаном типа ПГ55-12, ПГ55-14, 15 поддерживают установленную скорость перемещения силового органа независимо от нагрузки. Давление, развиваемое насосом, устанавливается автоматически в соответствии с нагрузкой на силовые органы. Дроссели с регулятором защищают гидросистему от перегрузки. Регуляторы потока дроссельного типа работают на чистом индустриальном масле № 20 при температуре масла от 10 до 70 °С.

Гидрораспределители золотникового типа 2Г72-11, 2Г72-12, 2Г72-13, 2Г72-14 в отличие от других гидрораспределителей имеют пять присоединенных отверстий, два из которых предназначены для подсоединения к цилиндру, один для подвода жидкости и два для слива. Одна магистраль слива работает при движении поршня вправо, другая при движении влево. Эти золотники применяют, когда отвод жидкости из цилиндра осуществляется через регулятор скорости типа Г55 или дроссель типа Г77 и когда нужно получить разные скорости движения силового органа станка при его реверсе.

На концах гидрораспределителей золотникового типа Г72-13, 14, 16, 19 имеются дроссели и обратные клапаны, обеспечивающие независимое регулирование скорости движения силового органа.

Гидрораспределители типа ЗГ72-14 используют, как правило, при дифференциальном способе подключения цилиндра в гидросистему, так как при левом положении золотника обе полости цилиндра соединены с магистралью, идущей от насоса.

Гидрораспределители типа 4Г72-14 имеют семь отводов и две скорости перемещения. До перекрытия двух отводов золотник движется очень быстро, а после перекрытия - медленно, со скоростью, установленной дросселем.

Гидрораспределители золотникового типа нормализованы Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС).

Большое распространение для автоматических станков в отечественном станкостроении получили золотниковые гидрораспределители, шток у которых имеет гребенку с несколькими ступенями. Число ступеней золотника равно числу команд силового органа.

Схема золотникового гидрораспределителя с гидравлическим управлением показана на рис. 10.22, а. Принцип действия этого гидрораспределителя заключается в следующем: масло насосом 1 подается по трубопроводу 15 к золотнику 14 и одновременно по трубопроводу 2 к крану 4, а через него по трубопроводу 13 в правую полость золотника 14. Золотник 14 соединяет трубопровод 15 с трубопроводом 12, благодаря чему шток 8 гидродвигателя 11 движется влево. В конце хода упор 9 силового органа доходит до рычага поворотного крана 5, пробка крана 4 повертывается против часовой стрелки, и масло начинает поступать из напорного трубопровода 15 по трубопроводу 2 к крану 4 и затем по трубопроводу 3 в левую полость золотника 14. Благодаря этому плунжер золотника смещается в крайнее правое положение. В результате трубопровод 15 будет соединен с трубопроводом 10 и шток 8 начнет обратное (холостое) движение. В конце холостого хода второй упор 7 силового органа повернет пробку крана 4 за рычаг 6 по часовой стрелке и вернет кран в прежнее положение.

Рис. 10.22. Схема золотникового гидрораспределителя с гидравлическим управлением

Гидрораспределители с электрическим управлением типа Г73-1, 2Г73-1, ЗГ72-1, 4Г73-1 и 6Г73-1 - трехпозиционные. Они имеют по концам пружины, обеспечивающие точную установку золотника из любого крайнего положения в среднее. Золотниковые гидрораспределители типа Г73-1 в среднем положении плунжера соединяют напорную линию насоса с линией слива, благодаря чему осуществляется разгрузка насоса. Рассмотрим схему реверсирования гидропривода при помощи кранового гидрораспределителя (рис. 10.22, б). Кран управления типа Г71 рассчитан на переключение потоков масла в цилиндрах гидродвигателей с расходом до 8 л/мин. Он имеет корпус с четырьмя отверстиями, из которых одно соединяется с насосом, другое со сливным трубопроводом и два остальных - с цилиндром гидродвигателя. Внутри корпуса имеется пробка 4 с четырьми попарно соединенными полостями. Пробка крана может поворачиваться рукояткой 3 на угол . В зависимости от положения пробки масло может подаваться в ту или другую полость цилиндра гидродвигателя 5.

Левая пробка крана (рис. 10.22, б) занимает такое положение, при котором масло от насоса поступает по трубопроводу 1 через канал пробки 4 к трубопроводу 6 и перемещает силовой орган станка влево, причем масло из штоковой полости гидродвигателя направляется по трубопроводу 2 к каналу 7 пробки и далее к сливному трубопроводу 7.

Если повернуть рукоятку крана 3 влево, то пробка крана повернется в такое положение, при котором напорный трубопровод 1 соединится с трубопроводом 2 и гидродвигателем 5, а трубопровод 6 - со сливным трубопроводом 7, что вызовет движение силового органа в обратную сторону.

Кроме рассмотренных гидрораспределителей, имеются: моноблочные секционные гидрораспределители, например секционный гидрораспределитель типа Р-75-В3, применяемый в автопогрузчиках, штабелерах. Он работает при расходе до 75 л/мин и при =10⁵ Па.

Гидрораспределитель имеет три рабочих секции 1, 2, 3 (рис. 10.22, в), сливную секцию 4 и напорную секцию 5, в которой установлен предохранительный клапан. Плунжер в каждой рабочей секции имеет пружину б, которая автоматически устанавливает его в нейтральное положение. Секции соединены между собой болтами 7.