Распределители жидкости
ТИПОВЫЕ ГИДРОСИСТЕМЫ
ГОРНЫХ МАШИН
Сложные гидросистемы горных машин комплектуются из простых типовых гидравлических систем, каждая из которых предназначена для решения одной из функциональных задач, выполняемых гидроприводом. К этим задачам относятся: обеспечение заданной последовательности или синхронности работы гидродвигателей, обеспечение заданных видов движения исполнительных органов горных машин и др.
По способу управления применяемые гидросистемы можно разделить на гидросистемы с ручным и автоматическим управлением.
Гидросистемы с ручным
Управлением
Гидросистемы с силовым цилиндром одностороннего действия с ручным управлением широко применяются в бурильных, погрузочных, проходческих и других горных машинах. В положении распределителя 1, представленном на рис. 183, а, жидкость от насоса 2 поступает в гидроцилиндр 3, а сливная линия, соединяющая насос с баком, перекрыта. При изменении позиции распределителя линия насоса перекрывается, а линия цилиндра соединяется с баком, что обеспечивает опускание поршня цилиндра под действием нагрузки. Скорость опускания регулируется распределителем.
Применение в рассматриваемой гидросистеме трехпозиционного распределителя (рис. 183, б) позволяет обеспечить двустороннюю работу гидроцилиндра, а в среднем положении распределителя запереть цилиндр для удержания его поршня в заданном положении. При этом насос работает на слив.
Гидросистема с усилением базируется на принципе гидравлического управления основным золотником, осуществляемого небольшим вспомогательным золотником 2 от основного потока насоса (рис. 184, а). Это облегчает процесс управления гидроцилиндром 3, позволяет выполнить органы управления компактными и разместить их в наиболее удобном месте.
В нейтральном положении золотника все его каналы соединяются с баком. При этом насос разгружен, а цилиндр может перемещаться свободно в обе стороны.
Применение золотника (рис. 184, б) позволяет соединить гидроцилиндр со сливной магистралью.
Типовая гидросистема с ручным управлением приведена на рис. 185. От насоса 1 жидкость поступает в гидроцилиндры 2, направление движения которых зависит от положения распределителя 3. Цилиндры удерживаются в заданном положении гидрозамками 4, обратные клапаны которых запирают полости цилиндров (см. рис. 130). Рассмотренная схема может иметь различные варианты исполнения: применение гидромоторов вместо гидроцилиндров, каждый из гидродвигателей может иметь индивидуальный распределитель, число распределителей может быть неограничено, скорости гидродвигателей могут регулироваться, движение гидродвигателей может быть синхронизировано.
Гидросистема с реверсивным гидромотором представлена на рис. 186. Гидромотор 1 питается от насоса 2 и управляется с помощью реверсивного четырехходового трехпозиционного распределителя 3. Система снабжена подпорным клапаном 4, действу-
Рис. 185. Типовая гидросистема
с ручным управлением
Рис. 186. Схема гидросистемы с
реверсивным гидромотором
Рис. 187. Схема гидропривода с автоматическим
управлением
Гидросистемы с непрерывным прямолинейным или поворотным движением гидродвигателя применяются р механизмах различных горных машин для возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения
исполнительных механизмов.
Принципиальная схема такой гидросистемы с одним насосом / и силовым цилиндром 2 приведена на рис. 187. Управление гидроцилиндром осуществляется автоматически действующим двух-позиционным распределителем 3 с гидравлическим управлением от клапанов 4 и 5, питаемых через предохранительные клапаны 6 и 7распределителем гидроцилиндром
В положении, представленном на схеме, цилиндр перемещается вправо. В конце хода цилиндра в результате повышения давления в напорной магистрали 8 клапан 6 перепускает жидкость в линию 9 управления распределителем 3 и клапаном 4. В результате смещения клапана 4 изменится позиция распределителя 3, с помощью которого произойдет реверсирование гидроцилиндра 2, в конце хода которого с помощью клапанов 7, 5 и 3 произойдет возврат системы в первоначальное положение, и цикл повторится. Аналогичная работа гидросистемы может быть обеспечена также с помощью концевых выключателей и с электрическим управлением, с моментным или гидромотором.
Гидросистемы с механическим управлением широко применяются в гидроприводе горных машин, где используются золотниковые распределители. Принципиальная схема управления силовым цилиндром с помощью механических устройств приведена на рис. 188. Жидкость от насоса 1 через
реверсивный двухпозиционный золотник 2 с гидравлическим управлением поступает в силовой-пилот 4, а последний, в свою очередь, управляется упорами 5, укрепленными на штоке поршня. Золотник 4 работает от вспомогательного насоса (на рисунке не показан). Ход цилиндра можно изменить, регулируя расстояние между упорами 5. Скорость перемещения цилиндров регулируется дросселями 6 распределителя.
Гидросистемы с электромагнитным управлением применяются в некоторых схемах автоматизированного гидропривода. В этом случае используются золотники с электромагнитным управлением в комбинации с гидравлическим реле давления или реле времени (рис. 189, а) или концевые выключатели (рис. 189, б). При повышении давления в гидросистеме сверх установленной величины реле / (см. рис. 189, а) размыкает контакты в цепи питания электромагнита 2 золотника, что приводит к изменению позиции золотника с помощью пружины.
Выключатели 1 (см. рис. 189, б) устанавливаются последовательно в электрической цепи управления распределителем 2 и приводятся в действие упором 3, устанавливаемым на штоке цилиндра 4. При размыкании или замыкании выключателей изменяются позиции в распределителе и направление перемещения поршня цилиндра.
Гидросистемы с двумя насосами, работающими спаренно, применяются там, где требуется ускорение холостых ходов гидродвигателя. Один насос малой подачи, регулируемый, работает на высоком давлении, соответствующем рабочемуЧ ходу двигателя, а второй, ) большой подачи, [нерегулируемый, работает на низком давлении и служит для обеспечения холостого хода двигателя (рис. 190).
При холостом ходе поршня давление в системе низкое, поэтому клапан 3 закрыт, а клапан 5 открыт. Подача обоих насосов сумируется
Схема 9* |
Коэффициент расхода принимается в пределах 0,6—0,7, перепадда давления не более 0,5% от максимального значения рабочего давления.
Распределители жидкости
Распределителями жидкости называются гидравлические устройства, предназначенные для управления потоком жидкости и создания заданного направления течения в различных участках гидросистемы. Обычно распределители работают на принципе дросселирования.
В зависимости от числа фиксированных позиций рабочего органа различают распределители двух, трех- и многопозиционные. Фиксация распределителя в заданных позициях производится ручными и автоматическими стопорными устройствами.
По числу внешних линий, связывающих распределитель с исполнительной магистралью, различают двух-, трех-, четырех-и многолинейные распределители.
По способу управления различают распределители с ручным, механическим, электрическим, гидравлическим и комбинированным управлением. При ручном управлении применяются рычажные, а при механическом — кулачковые механизмы. Электрическое управление распределителем осуществляется с помощью одного или двух электромагнитов. Гидравлическое управление возможно с помощью дросселей с обратным клапаном или с помощью золотников.
Согласно ГОСТ 2.781—68 графическое изображение распределителей строят из обозначений отдельных элементов и их комбинаций с учетом линий связи и элементов управления. Позицию подвижного элемента изображают квадратом (прямоугольником), который вычерчивают сплошными основными линиями. Число позиций изображают соответствующим числом квадратов. В принципиальных схемах распределители изображают в исходной позиции, к которой подводят линии связи. Другая рабочая позиция представляется мысленным передвижением соответствующего квадрата на место исходной позиции, с оставлением линий связи в прежнем положении.
В сокращенных записях распределители обозначают дробью, в числителе которой указывают число линий связи, а в знаменателе — число рабочих (характерных) позиций. Так, трехпози-ционный двухлинейный распределитель обозначают дробью 2/3.
Проходы (каналы) в распределителе изображают прямыми линиями со стрелками, показывающими направления потоков рабочей среды в каждой позиции, а места соединений проходов выделяют точками; закрытый ход распределителя изображают тупиковой линией с поперечной полочкой.
На рис. 101, г приведена схема пятилинейного двухпозицион-)Го распределителя (5/2) с гидравлическим управлением и дросельным регулированием времени срабатывания. Распределитель яеет две раздельных сливных линии.
Схема трехпозиционного четырехлинейного распределителя '3) с электрогидравлическим управлением приведена на рис. 101, д. аспределитель обеспечивает соединение нагнетательной линии обоих отводов на бак (слив) при среднем положении распределили.
Для управления несколькими двигателями применяются мно-ушнейные многопозиционные распределители. Их изображение нелогично рассмотренным.
По конструктивному исполнению распределители делят на зи основных типа: золотниковые, крановые и клапанные.
Золотниковые распределители являются наиболее распро-граненными устройствами управления гидроприводами горных ашин. Основными достоинствами золотниковых распределителей вляются простота конструкции, легкость управления, высокая адежность в работе, универсальность (возможность регулирова-ия скорости и давления).
Существует много различных конструкций золотников, отли-ающихся разнообразием признаков. По форме поперечного сече-:ия рабочего органа золотники делятся на цилиндрические и пло-кие, по кинематике движения рабочего органа различают золот-шки с поворотным и поступательным движением. Кроме того, юлотники различаются формой рабочего органа и окон в корпусе, инструкцией гильзы, числом рабочих окон.
Наиболее простым и распространенным является цилиндрический золотник, рабочим элементом которого является перемечающийся в осевом направлении в корпусе (гильзе) цилиндрический плунжер, на котором выполнено необходимое число про-гочек.
Подвод и отвод жидкости производится через окна питания в корпусе золотника и соответствующие проточки его плунжера. Герметизация золотника достигается благодаря малым зазорам между плунжером и корпусом (гильзой), которые равны 0,003— 3,015 мм.
Принципиальное устройство и схема работы трехпозиционного четырехлинейного золотника приведены на рис. 102. Рабочим органом золотника является перемещающийся в осевом направлении в корпусе 1 цилиндрический плунжер (золотник) 2, на котором выполнено соответствующее число кольцевых проточек. Жидкость подводится и отводится через окна питания в корпусе золотника и соответствующие проточки плунжера.
Показанный на рисунке золотник находится в среднем нейтральном положении. Подводимая от насоса к окну 3 жидкость в рабочие окна 4 и 5 не поступает, так как они закрыты плунжером. При смещении плунжера, например, вправо жидкость посту-
7 12 3 7
Рис. 102. Схема работы золотникового распрраспределителя
Рис. 103. Расчетная площ схема золотника
Ь , , *
пает в правую полость цилиндра 6 по каналам 3 и 4 и вытесняется из левой полости цилиндра на слив по каналам 5 и 7. При перемещении плунжера 2 влево направление потоков жидкости изменится. В цилиндр жидкость будет поступать по каналам 3 и 5, а вытесняться из цилиндра по каналам 4 и 7.
Цилиндрические золотники в зависимости от размеров уплотняющих поясов и окон питания делятся на три типа: 1) с положительным перекрытием (а > Ь); 2) с отрицательным перекрытием {а < Ь) и 3) с нулевым (а = Ь) перекрытием (рис. 103).
Золотники с положительным перекрытием используются наиболее часто и имеют хорошую герметичность. Их недостаток наличие зоны нечувствительности, , в пределах которой золотник не работает.
Золотники с отрицательным перекрытием имеют утечки в нейтральном положении и могут применяться для разгрузки насосов. Применение таких золотников может сопровождаться самопроизвольным смещением исполнительного механизма, что не всегда рационально. Золотники с нулевым перекрытием технологически трудно выполнимы.
Основным достоинством золотников является их компактность и уравновешенность плунжеров от осевых статических сил рабочего давления жидкости, так как это давление действует на пояски плунжера в противоположных направлениях. Вследствие этого для перемещения плунжера при управлении золотником требуется небольшое усилие, необходимое для преодоления гидродинамической силы (силы трения и инерционные силы являются несущественными).
Осевая гидродинамическая сила зависит от теряемой вследствие дросселирования в золотнике мощности и направлена в сторону, обратную направлению скорости потока, т. е. она стремится сместить золотник в сторону уменьшения его открытия. Согласно (5.9) величина гидродинамической силы пропорциональна расходу и средней скорости жидкости в каналах золотника
При этом скорость потока жидкости во внутренних каналах
золотника принимают 1,0—1,5 м/с.
В гидроприводе горных машин наиболее часто применяются золотники с ручным и гидравлическим управлением. Схема золотникового распределителя с ручным управлением приведена на рис. 104.
Конструкция и гидравлическая схема золотника с гидравлическим управлением приведена на рис. 105. В нейтральном положении золотник 1 устанавливается с помощью пружин 2 и 3. Управление золотником осуществляется подачей жидкости в камеру одного из его торцов через отверстия 4 или 5 с одновременным отводом
Золотник с ручным управлением:
/ — золотник; 2 — корпус золотника: 3 — рукоятка; 2 .4 — фиксатор
гидравлической силы к оси плунжера
А-А |
7
Рис. 105. Золотник с гидравлическим управлени
жидкости из противоположной камеры, что достигается применением дросселей 6 с обратным клапаном 7. Жидкость, поступающая к торцам золотника, свободно проходит через обратные клапаны и выходит через дроссели, регулированием которых достигается необходимая скорость управления золотником.
Основные параметры золотниковых распределителей при проектировании определяются или выбираются по ГОСТ 14063—68 «Аппаратура гидравлическая и пневматическая. Основные параметры».
Плоские золотники в отличие от цилиндрических имеют герметизирующие подвижные детали, соприкасающиеся поверхностями, развернутыми в плоскости. Это упрощает технологию изготовления, улучшает герметизацию золотников, что позволяет использовать их в гидроприводах, работающих на маловязких жидкостях, например, в гидроприводах механизированных крепей.
) |
Рис. 107. Схемы крановых распределителей золотником производится его перемещением относительно окон питания гидродвигателя (см. рис. 106, б).
Крановые распределителиполучили широкое распространение в гидроприводе горных машин благодаря компактности и простоте осуществления многопозиционности. По назначению они делятся на распределительные и запорные (краны). Рабочим элементом крана является пробка. По конструкции рабочего элемента различают краны с шаровой, конической, цилиндрической пробками и с плоским элементом (золотником).
Краны предназначены для выполнения вспомогательных функций в гидроприводе, например запирания трубопроводов, подсоединения контрольных приборов и др.
В гидроприводе применяются краны с цилиндрической пробкой, как более простые и требующие меньших, чем конические, усилий для управления. Различают краны неразгруженные и разгруженные от действия поперечных сдвигающих пробку сил.
В неразгруженных кранах (рис. 107, а и б) давление в полости, связанной с напорной линией, не уравновешивается с другой стороны пробки, что вызывает появление в кране односторонних зазоров и увеличение утечек, а также затрудняет поворот крана. Разгрузка крана достигается с помощью радиальных каналов, соединяющих противоположные полости крана (рис. 107, в).
Конструкция четырехлинейного двухпозиционного кранового распределителя уравновешенного типа с шариковым фиксатором приведена на рис. 108.
На основе цилиндрической пробковой схемы за счет увеличения рядности каналов в пробке созданы многопозиционные крановые распределители, получившие применение в гидроприводе горных машин.
Конструкция и гидравлическая схема кранового восьмипози-ционного девятилинейного распределителя типа .ЭРА с плоским золотником приведены на рис. 109. Кран предназначен для ручного управления гидравлическими цилиндрами механизированных крепей. Подвод жидкости к крану производится по центральному каналу / золотника 2, а отвод к исполнительным механизмам — через одно из восьми периферийных отверстий 3 седла 4.
Рис. 108. Типовой крановый распределитель
Пружины 5 рукоятки 6 предназначены для фиксации крана в заданном положении. Постоянный контакт уплотняющих элементов распределителя с рабочим давлением создает большие внутренние перетоки жидкости, что является главным его недостатком.
Более герметичным является распределитель типа РПК с отсечным клапаном (рис. 110). Установка распределителя в необходимую позицию производится поворотом рукоятки и только после нажима на нее толкателем открывается отсечной клапан 1, и жидкость поступает в распределитель. После выполнения необходимой операции и опускания рукоятки клапан автоматически закрывается, и распределитель разгружается от давления через
Рис. 109. Плоский распределитель типа ЗРА 166
специальное дренажное отверстие. Это увеличивает герметичность крана и облегчает управление им при высоком давлении.
Клапанные распределителипросты в изготовлении и надежны в эксплуатации, обладают высокой герметичностью, однако они уступают золотниковым и крановым распределителям в компактности и легкости управления. По конструктивному исполнению различают клапанные распределители, шариковые и конические (рис. 111). Реже применяются плоские распределители.
Дата добавления: 2016-06-05; просмотров: 2944;