6.2 Гидроаппаратура станков
Гидроаппаратами называются устройства, предназначенные для изменения или поддержания заданных параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода) либо изменения направления движения. По характеру выполнения своих функций все гидроаппараты делятся на регулирующие и направляющие.
Регулирующий – это гидроаппарат, в котором изменение соответствующего параметра потока рабочей жидкости происходит путем частичного изменения проходного сечения в нем.
Направляющий – это гидроаппарат, который изменяет направление потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного перекрытия проходного сечения в нем.
Под проходным сечением гидроаппарата понимается сечение потока, площадь которого определяет расход рабочей жидкости, проходящей через гидроаппарат.
Основным элементом гидроаппаратов является запорно-регулирующий элемент – деталь (или группа деталей), при перемещении которой частично или полностью перекрывается проходное сечение гидроаппарата. По конструкции запорно-регулирующего элемента гидроаппараты делятся:
– на золотниковые, в которых запорно-регулирующим элементом является цилиндрический (рисунок 6.8 а) или плоский (рисунок 6.8 б) золотник;
– на крановые, в которых запорно-регулирующим элементом является плоский (рисунок 6.8 в), цилиндрический (рисунок 6.8 г), конический (рисунок 6.8 д) или сферический (рисунок 6.8 е) кран;
– на клапанные, в которых запорно-регулирующим элементом является шариковый (рисунок 6.8 ж), конусный (рисунок 6.8 и), игольчатый (рисунок 6.8 к) или плоский (рисунок 6.8 л) клапан.
Рисунок 6.8 – Запорно-регулирующие элементы гидроаппаратов: а – золотник цилиндрический; б – золотник плоский; в – кран плоский; г – кран цилиндрический; д – кран конический; е – кран сферический; ж – клапан шариковый; и – клапан конусный; к – клапан игольчатый; л – клапан плоский (тарельчатый)
Все гидроаппараты, использующиеся в объемных гидроприводах, можно разделить на три основных класса: гидравлические дроссели (гидродроссели), гидравлические клапаны (гидроклапаны) и гидравлические распределители (гидрораспределители).
6.2.1 Гидродроссели
Гидродроссель – это устройство, устанавливающее определенную связь между перепадом давления до и после дросселя и пропускаемым расходом.
Гидродроссель представляет собой регулирующий гидроаппарат. Особенностью его является то, что поток жидкости, проходящий через гидродроссель, не влияет на размер его проходного сечения.
Под характеристикой гидродросселя понимается зависимость потерь давления ∆рдр в гидродросселе (перепада давления на гидродросселе) от расхода рабочей жидкости Q, проходящей через него. По виду этой зависимости различают линейные и квадратичные дроссели.
Линейные гидродроссели имеют линейную характеристику ∆рдр = KQ.
Рисунок 6.9 Гидродроссели: 1 плунжер; 2 корпус; 3 винтовая головка; 4 запорно-регулирующий элемент; 5 седло; а линейный регулируемый; б жиклер; в пакетный; ; г условные обозначения дросселей; д клапанный, или игольчатый
На рисунке 6.9, а приведена конструктивная схема линейного регулируемого гидродросселя. Ламинарный режим течения обеспечивается в винтовой канавке прямоугольного сечения, нарезанной на поверхности цилиндрического плунжера 1, установленного в корпусе 2. Регулирование сопротивления гидродросселя осуществляется путем изменения рабочей длины lк дросселирующего канала за счет вращения винтовой головки 3.
Основным недостатком линейного гидродросселя является зависимость его характеристики от вязкости рабочей жидкости, а, следовательно, и от температуры. Из-за этой температурной нестабильности характеристики линейные гидродроссели в системах управления объемными гидроприводами применяются редко.
Квадратичные гидродроссели имеют квадратичную характеристику. Характеристика этих гидродросселей мало зависит от температуры рабочей жидкости, поэтому они получили наибольшее распространение в объемных гидроприводах.
Простейшим квадратичным настраиваемым гидродросселем является жиклер (рисунок 6.9, б). Если такой гидродроссель по условиям работы гидросистемы должен обеспечить достаточно большой перепад давления при относительно малых расходах, то при этом в гидродросселе необходимо иметь отверстие очень малой площади. Однако тогда высока вероятность его засорения, а значит, самопроизвольного изменения характеристики гидродросселя, т.е. надежность работы такого гидродросселя будет низкой.
На практике при решении подобной задачи используются пакетные гидродроссели (рисунок 6.9 в). Такой гидродроссель состоит из набора шайб, отверстия в которых смещены друг относительно друга.
Варианты условных обозначений настраиваемого (нерегулируемого) и регулируемого гидродросселя в схемах гидросистем приведены на рисунке 6.9 г.
Регулируемые гидродроссели в зависимости от вида запорно-регулирующего элемента разделяются на крановые, золотниковые, клапанные (игольчатые), а также дроссели типа «сопло–заслонка».
В клапанном, или игольчатом, гидродросселе (рисунок 6.9 д) изменение площади проходного сечения происходит за счет вертикального перемещения запорно-регулирующего элемента 4 с углом конуса относительно седла 5 (элемент 4 приближается к седлу или удаляется от него). Недостатком гидродросселя является то, что его запорно-регулирующий элемент не разгружен от давления в потоке жидкости, а значит усилие, необходимое для управления, зависит от этого давления.