6.1 Распределительные и регулирующие устройства

Рабочую жидкость, подаваемую насосом или насосной станцией, необходимо подвести к гидромотору, силовому гидроцилиндру в той или иной последовательности. Одновременно от этих механизмов необходимо отвести рабочую жидкость. Это осуществляется с помощью распределителей.

Гидравлическим направляющим распределителем называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пуска, остановки и изменения направления потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего направляющего воздействия.

Основными конструктивными элементами направляющего распределителя являются корпус и запорный элемент. Распределители разделяют по конструкции запорного элемента на золотниковые, крановые и клапанные; по числу внешних гидролиний на двухлинейные, трехлинейные, четырехлинейные и т.д.; по числу фиксированных или характерных позиций запорного элемента на двухпозиционные, трехпозиционные и т.д.; по виду управления на распределители с ручным, механическим, электрическим, гидравлическим и другими видами управления; по числу запорных элементов – на одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.

Рисунок 6.2 - Крановый распре- Рисунок 6.3 - Схема подключения

делитель с конической пробкой кранового распределителя к

силовому гидроцилиндру

В условном обозначении распределителя указывают следующие элементы: позиции запорного элемента; внешние линии связи, подводимые к распределителю; проходы (каналы) и элементы управления (ГОСТ 2.871-68*). Число позиций изображают соответствующим числом квадратов (прямоугольников). Проходы изображают прямыми линиями со стрелками, показывающими направление потоков рабочей жидкости в каждой позиции

а) б) в) г)

Рисунок 6.4 – Условные графические обозначения направляющих распределителей РН:

а – 2/2 с ручным управлением; б – 2/2 с гидравлическим управлением; в – 3/2 с управлением от кулачка; г – 4/3 с управлением от электромагнитов

Кроме графических обозначений распределителей, установлены также цифровые обозначения в виде дроби: в числителе указывают число внешних линий распределителя, в знаменателе – число рабочих (характерных) позиций. Например, четырехлинейный трехпозиционный распределитель обозначают дробью 4/3.

На рис. 6.4 показаны условные графические обозначения направляющих распределителей.

Запорные элементы (золотник, кран, клапан) в направляющих распределителях всегда занимают крайние позиции по принципу «открыто-закрыто». Поэтому направляющие распределители не изменяют значения давления или расхода рабочей жидкости, проходящей через его рабочие окна.

Крановые распределители (рис. 6.2) являются наиболее простыми. Основные элементы конструкции – корпус 4 с отверстиями для прохода жидкости и кран 3 пробкового типа с рукояткой 1. Пробка может быть цилиндрической или конической формы. В последнем случае для прижатия пробки к гнезду корпуса ставят пружину 2. У кранов с цилиндрической пробкой более точная обработка сопрягаемых деталей. При повороте пробки осуществляется изменение направления движения жидкости в системе, что в свою очередь вызывает изменение направления перемещения рабочего органа механизма. Так, например, при одном положении рукоятки пробка обеспечивает вход жидкости под давлением в поршневую полость (рис. 6.3, а), а поршень, перемещаясь, выдавливает жидкость через корпус распределителя из штоковой полости в сточный бак. При повороте рукоятки по часовой стрелке на 90° жидкость под давлением через корпус распределителя подводится к штоковой полости (рис. 6.3, б) и поршень, перемещаясь в противоположном направлении, выдавливает жидкость через корпус распределителя из поршневой полости в сточный бак.

Золотниковые распределители получили наибольшее распространение ввиду их компактности и высокой надежности. Основными элементами этих распределителей являются золотник с поясками и цилиндр (гильза) с окнами. При этом трехходовой золотник (рис. 6.5) применяется главным образом в схемах с гидроцилиндрами одностороннего действия, где обратный ход поршня осуществляется под действием пружины или силы тяжести приводимых механизмов; четырехходовые золотники предназначаются для управления гидроцилиндрами двустороннего действия или реверсивными гидромоторами.

Рисунок 6.5 – Золотниковый Рисунок 6.6 – Клапанный

распределитель распределитель

Основными элементами клапанных распределителей (рис 6.6) являются клапан 4 с центрирующим плунжером, прижимаемым к седлу 3 пружиной 5, и толкатель 1, воздействующий на клапан для его открытия. В клапане имеются отверстия для его уравновешивания с подводимым давлением. С целью герметизации рабочей камеры от окружающей среды в проточке корпуса для толкателя установлено манжетное уплотнение 2. Для надежности перекрытия применяют только конические или шаровые клапаны.

В качестве распределителей в гидросистемах, работающих на эмульсии, в настоящее время применяют распределители с плоскими золотниками, имеющими меньшие зазоры сопрягаемых рабочих поверхностей и уменьшающихся по мере эксплуатации в результате притирки.

Дроссельные устройства в гидросистемах применяют для ограничения поступления рабочей жидкости к тому или иному агрегату и тем самым изменяют расход жидкости, а значит, и скорость движения агрегата.

Дроссельное регулирование является наиболее простым и дешевым способом изменения скорости перемещения рабочих органов при небольших мощностях или малых расходах жидкости.

Принципиально дроссельное устройство представляет собой постоянное или регулируемое сопротивление, установленное в соответствующей гидромагистрали. При этом схемы дросселей могут выполняться с использованием в них потерь напора по длине (линейных), местных потерь напора или тех и других вместе.

Расход (м³/с) жидкости через дроссель

, (6.1)

где μ – коэффициент расхода (μ = 0,6 ... 0,7); S_др – площадь рабочего проходного сечения, м²; ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м³; Δр – перепад давлений жидкости, МПа.

Из формулы (6.1) видно, что расход жидкости через дроссель при прочих равных условиях зависит не только от площади рабочего проходного сечения, но и от перепада давлений. Чем меньше перепад давлений Δр, тем меньше расход Q_др, и наоборот. Так как перепад давлений зависит от нагрузки, приложенной к выходному звену гидродвигателя, то при переменной нагрузке нельзя получить с помощью одного только дросселя постоянный расход и, следовательно, стабильную скорость выходного звена гидродвигателя. Поэтому в гидроприводах с дроссельным управ­лением применяют регуляторы расхода.

Рисунок 6.7 – Принципиальные схемы дросселей

Дроссельное устройство, работающее по принципу потерь напора по длине (рис. 6.7, а), состоит из пробки 1; установленной в гильзе 2. На цилиндрической поверхности пробки нарезана винтовая канавка, по которой рабочая жидкость из полости А перетекает в полость Б. Перемещением пробки изменяется рабочая длина дроссельного канала, в результате чего происходит изменение потерь давления. Чем длиннее путь, проходимый рабочей жидкостью по канавке (чем длиннее канавка), тем больше потери давления, и, наоборот, – короткая канавка оказывает малое сопротивление движению жидкости.

Дроссельное устройство действующее по принципу использования местных потерь давления (рис. 6.7), состоит из диафрагмы 3 с иглой 4. Перемещением иглы изменяется размер в результате чего меняется проходного отверстия в диафрагме, в результате чего меняется величина местного сопротивления и, соответственно количество протекающей через дроссель рабочей жидкости. Если в пробке сделать клиновидное отверстие 5 (рис. 6.7, в), то с помощью перемещения пробки в ту или другую сторону одновременно изменяются величина дроссельного отверстия и длина дроссельного канала. В результате происходит одновременное изменение потерь давления по длине и местных потерь давления.

Для целей регулирования также используются дроссели с регулятором, редукционные клапаны с регулятором и гидравлические замки.