НАПРВЛЯЮЩИЕ ГИДРОАППАРАТЫ

Направлющими называют гидроаппараты, изменяющие направление потока жидкости или осуществляющие блокировку потока жидкости путем полного открытия или закрытия проходного отверстия гидроаппарата.

В число этих аппаратов входят:

· распределители;

· запорные клапана (обратный клапан и управляемый обратный клапан).

Распределители

Гидрораспределители предназначены для изменения направления движения потока жидкости, они способны закрывать путь для движения потока жидкости в двух или более линиях, позволяют реверсировать движение выходных звеньев гидродвигателей, останавливать гидродвигатели и выполнять другие функции в соответствии со схемой распределителя.

Распределители делятся на аппараты непрерывного и дискретного действия. ЗРЭ распределителя непрерывного действия наряду с двумя конечными фиксированными положениями может иметь сколь угодно много промежуточных положений, обеспечивающих разную степень дросселирования потока жидкости как на входе в аппарат, так и на выходе из него. К таким распределителям относятся распределители с пропорциональным управлением. ЗРЭ распределителя дискретного типа имеет конечное число позиций (2, 3, 4, 5).

Распределители классифицируются:

· по типу запорно-регулирующего элемента;

· по типу управления;

· по числу каналов управления;

· по числу позиций золотника;

· по диаметру условного прохода;

· по числу основных гидролиний.

По типу ЗРЭ распределиели делятся на:

· золотниковые;

· клапанные;

· крановые.

Дискретные распределители классифицируются по числу обслуживаемых линий и числу позиций золотника. Число позиций золотника определяяет определяет смысл термина “позиция распределителя”.

В названии распределителя всегда сначала указывают число присоединямых к нему линий, затем число рабочих позиций распределителя.

Распределители имеют минимум две рабочие позиции и не менее двух присоединенных линий, В этом случае обозначение распределителя будет 2/2 (читается: распределитель два на два.). Примеры обозначений распределителей:

· 3/3 – 3-х линейный, 3-х позиционный;

· 4/2 – 4-х линейный, 2-х позиционный;

· 5/2 – 5-ти линейный, 2-х позиционный;

· 4/3 – 4-х линейный, 3-х позиционный и т.д.

Рабочая позиция распределителя связана с положением золотника.

Положение золотника (клапана) можно изменить, оказав на него управляюющее воздействие с помощью ручной кнопки, педали, кулачка, давления жидкости или воздуха, электромагнита. Возможны комбинации управляющих воздействий, например, электромагнита и давления (электрогидравли ческое).

Поэтому по типу управления различаютраспределители:

· с ручным управлением;

· с ножным управлением;

· с механическим (от кулачка);

· с гидравлическим;

· с электромагнитным;

· с электрогидравлическим;

· с пневматическим;

· с пневмогидравлическим.

По числу каналов управления:

· распределители с односторонним упарвлением;

· распределители с двухсторонним управлением.

Наибольшее применение в гидропрводах получили золотниковые распределители. Особенностью золотниковых распределителей является линейность связи между смещением золотника и расходом жидкости через золотниковые щели. Золотниковый распределитель позволяет осуществить наиболее удобную связь между перемещением золотника, скоростью поршня и усилием на штоке.

В гидроприводах применяют распределители с различным перекрытием золотника. Распределители со значительными положительными перекрытиями и зазорах 0,01 мм широко используют для позиционного перекрытия гидролиний. Но при регулировании работы гидродвигателей они, благодаря значительному положительному перекрытию, создают зону не-чувствительности при переходе золотника из одной крайней позиции к другой. Это иллюстрирует рис. 9.1, а. Среднее положение золотника выделено штрих – пунктирными линиями (все линии распределителя заперты и гидродвигатель практически не реагирует на смещения золотника). В случае положительного перекрытия при переключении распределителя давление в системе сразу же подается на гидродвигатель, что сопровождается жестким пуском.

Наиболее благоприятно для систем регулирования пулевое пере­крытие, которое исключает зону нечувствительности.

Золотниковые распределители с отрицательным перекрытием применяют сравнительно редко. Управление работой гидродвигателя при помощи распределителей с отрицательным перекрытием связано со значительными утечками, а регулировочные характеристики системы при этом нелинейны.

а б

Рис. 9.1. Виды перекрытий при переключении золотника:

а – положительное перекрытие при переключении золотника;

б – отрицательное перекрытие при переключении золотника

Преимуществом распределителей с отрицательным перекрытием является большая плавность регулирования, а также свободный перепускжидкости через щели при нейтральном положении золотника и при неработающем гидродвигателе. В промежуточном положении золотника связь между линиями распределителя показана на рис. 9.1, б. Это благоприятно с точки зрения потребления энергии насосом во время холостого хода гидропередачи. При отрицательном перекрытии гидроцилиндр сначало опорожняется, что обеспечивает постепенное создание давление в полости цилиндра, необходимое для пуска.

Как правило, для регулирующих золотниковых распределителей используют малое положительное перекрытие.

При использовании распределителей 2/2 клапанного типа можно реализовать любой из вариантов перекрытия, применив гидросхему, изображенную на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Перекрытия при переключении распределителей 2/2 клапанного типа

Интересующее нас перекрытие при переключениях распределителя можно обеспечить разделением во времени срабатывания каждого из кланов. Меняя время срабатывания клапанов, можно варьировать виды перекрытий. Главным недостатком золотниковых распределителей являются утечки, которые не позволяют удерживать гидродвигатель под нагрузкой в неподвижном состоянии.

В таких случаях для позиционного пере­ключения предпочтительны клапанные распределители, позволяющие герметически перек распределителя 2/2 клапанного типа. Распределители клапанного типа нередко условно обозначает на схемах с избражением клапана, что не предусмотрено в стандарте.

Рис. 9.3. Конструктивная схема клапанного распределителя 2/2 и его

условное обозначение

Распределители золотникового исполнения могут иметь пятикамерную или трехкамерную конструкцию (камера золотника есть полость образованная кольцевой канавкой корпуса и проточкой золотника).

При трехкамерной конструкции распределителя (рис. 9.4) сливная линия проходит через торцевые полости золотника. Исследования, проведенные фирмой Herion, показали преимущество пятикамерной конструкции, которое заключается в следующем: золотник лучше центрируется, уменьшается износ поясков золотника и опастность его заклинивания; уплотнения толкателя электромагнита не нагружены давлением, следовательно, снижается сила электромагнита, необходимая для передвижения золотникас позиции на позицию; отсутствует ограничение на давление в сливной линии; существенно снижаетсягидродинамическая сила; практически исключается гидроудар при переводе золотника с позиции на позицию, и увеличивается ресурс работы распределителя.Для пятикамерных распределителей через торцевые полости проходит дренажная линия для отвода утечек из торцевых полостей распределителя. На рис. 9.5 изображена кострукция пятикамерного распределителяс ручным управлением.

Рис. 9.4. Конструктивная схема трехкамерного распределителя

Рис. 9.5. Констркция пятикамерного распределителя
с ручным управлением (исполнние Б – с пружинным возвратом золотника)

1 – передняя крышка; 2 – палец; 3 – ось; 4 – рукоять; 5 – фиксатор; 6 – пружина; 7 – корпус; 8 – золотник; 9 – задняя крышка; 10 – соединительный канал;

11 – фиксирующая втулка.

В центральном отверстии корпуса 7 выполнены пять кольцевых канавок, соединяемых с основными линиями. Крайние канавки соединены канналом 10. В центральном отверстии расположен золотник 8. Движение золотнику передается от рукоятки 4 через ось 3 и палец 2, которые размещены в передней крышке 1. Торцовые полости золотника соединены каналом между собой и с дренажной линией. В каждой позиции золотник может фиксироваться шариком 5 , удерживаемым пружиной 6 в пазу фиксирующей втулки 11.Усилие на рукоятке не превышает 40 Н.

С поимощью распределителей решаются разные задачи, связанные с управлением потоками жидкости, поэтому имеются разные исполонения рас пределителей по гидросхеме.

Конструктивная схема и условное обозначение простейшего двухпозиционного золотникового распределителя 2/2 представлена на рис. 9.6. Такой распределитель выполняет только функ­ции позиционного переключателя.

Рис. 9.6. Конструктивная схема и условное обозначение распределителя 2/2

а б

Рис. 9.7. Области применения распределителя 2/2

Распределитель 2/2 применяют для:

· перевода насоса в режим безнапорной работы (рис. 9.7, а);

· перехода с режима ускоренной подачи на рабочую подачу, рис. 9.7, б;

· управления работой цилиндра одностороннего действия (рис. 9.8, а);

· для включения (отключения) гидроаппаратов (рис. 9.8, б – перевод гидросистемы на меньшее давление).

· управления гидромотором в одном направлении;

а б

Рис. 9.8. Области применения распределителя 2/2

Распределитель 3/2 (рис. 9.9) применяют:

· для управления цилиндром одностороннего действия (рис. 9.10, а, б);

· в качестве переключателя (рис. 9.10, в, г).

Рис. 9.9. Конструктивная схема золотникового распределителя 3/2
и его условное обозначение

а б

в г

Рис. 9.10. Распределитель 3/2 в качестве переключателя:

а – плунжерный привод; б – цилиндр с пружинным возвратом;

в – переход с охлаждения масла на подогрев; г – ступенчатое изменение расхода жидкости

Распределители 4/2 золотникового исполнения наиболее простые по конструкции. Распределители такого же типа клапанного исполнения существенно сложнее и дороже, т. к. их приходится собирать из двух трехлинейных двухпозиционных клапанных распределителей.

Распределитель 4/2(рис. 9.11) применяют:

· для реверсирования гидродвигателей (рис. 9.12, а, б);

· для управления цилиндром двухстороннего действия (рис. 9.13);

· для управления двумя контурами гидросистемы.

Рис. 9.11. Золотниковый распределитель 4/2 и его условное обозначение

Рассмотрим применение распределителя 4/2 для реверса движения выходного звена гидродвигателея двухстороннего действия. Так же как ипредыдущий распределитель, он имеет два фиксированных крайних положения. При описании процесса реверса выходного звена гидродвигателя (в данном случае гидроцилиндра) реальный золотник заменен его условным обозначением.

При приложении к толкателю золотника усилия, превышающего усилие противодействующей пружины, проходы золотника займут положение указанное на рис. 9.12, а. Штоковая полость соединится с напорной линией, а бесштоковая полость гидроцилиндра окажется присоединенной к линии слива, давление в которой незначительно. Разность давлений, действующих на поршень, создаст усилие, направленное на выдвижение штока (рабочий ход).

При отсутствии воздействия на толкатель золотника, под действием пружины он займет левую рабочую позицию (рис. 9.12, б). Штоковая полость соединится с линией напора, а бесштоковая со сливной линией. Разность давлений на поршне создает силу, направленную на втягивание штока внутрь цилиндра. Реверс движения штока выполнен.

а

б

Рис. 9.12. Реверсирование гидродвигателя:

а – прямой ход; б –обратный ход

Рис. 9.13. Управление цилиндром двухстотроннего действия

Распределители 4/3 применяют прежде всего для управления работой цилиндра двухстороннего действия и для управления работой гидромотора по схеме: останов, движене (вращение) вправо, движение (вращение) влево.

На практике требуются различные варианты соединения линий при остановке гидродвигателя. Поэтому имеется множество исполнений распределителей указанного типа по гидросхеме. На рис. 9.14 представлено исполнение распределителя 4/3 с разгрузкой насоса в нейтральной позиции золотника, на рис. 9.15 показан распределитель, у которого все основные линии в нейтральной позиции заперты.

В более ответственных случаях при требовании малых размеров распределителя, но при высоких давлениях и необходимости высококачественной герметичности используют крановые распределители.

Рис. 9.14. 4/3 распределитель с разгрузкой насоса в нейтральной позиции золотника
и его условное обозначение

Рис. 9.15. Распределитель 4/3 с запертыми линиями в нейтральной позиции золотника
и его условное изображение

На рис. 9.16 приведенпример распределителя 4/2 кранового типа. В положении поршня указанном на рисунке жидкость от входного отверстия Р в корпусе 1 распределителя через выточку в поршне поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра. Из штоковой полости жидкость поступает на слив (движение жидкости показано стрелками) – шток начнет выдвигаться из цилиндра. Для осуществления реверса штока нужно повернуть поршень 2 на 45° по часовой стрелке. Проточка 4 займет положение, когда она отсекает бесштоковую полость от питающей линии, одновременно подключая ее к линии слива. Благодаря проточкам 5 и 6 и соединяющему их отверстию, рабочая жидкость под давлением поступает в штоковую полость гидроцилиндра. Произойдет реверс движения штока.

Рис. 9.16. Конструктивная схема кранового распределителя:

1 – корпус; 2 – поршень; 3 – гидродвигатель; 4, 5, 6 – проточки поршня

Если рукоятку, вращающую поршень, перевести в горизонтальное положение, то поршень цилиндра будет блокирован давлением жидкости, запертой в полостях гидродвигателя.