Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Элементы объемного гидропривода. Учебное пособие
.pdf
71
Линейная связь между расходом Q и величиной смещения
m
l
золотника является важнейшим свойством золотникового
распределителя.
Рассмотрим гидропередачу, содержащую гидронасос, с
постоянным давлением pн, двухпозиционный
гидрораспределитель и гидроцилиндр с силой F=pнS (S –
площадь поршня). С учетом свойства золотникового
гидрораспределителя, скорость поршня будет прямо пропорциональна смещению золотника.
Следовательно, золотниковый гидрораспределитель, как
регулирующий гидроаппарат, позволяет осуществить удобную
связь между величиной смешения, скоростью золотника и силой
F при управлении гидродвигателями.
Запорно-регулирующие элементы гидрораспределителя
изготавливаются нескольких типов: с положительным, нулевым
и отрицательным перекрытием (рис. 6.1) [3].
На рис. 6.2, а изображен гидрораспределитель с
положительным перекрытием. В этом случае длина поршня l
больше длины перемычки гильзы m.В этом случае образуются
наиболее протяженные уплотняющие щели с гильзой, что
приводит к уменьшению утечек. С другой стороны,
гидрораспределители со значительными положительными
перекрытиями для регулирования гидродвигателей
малопригодны, так как при переходе через нейтральное
положение создают ощутимую зону нечувствительности, в
которой гидродвигатель не реагирует на изменение смещения.
Рис. 6.2.Гидрораспределитель с положительным перекрытием
72
Указанного недостатка лишены гидрораспределители с
нулевым перекрытием (l=m) (рис. 6.2, б). Но при изготовлении
гидрораспределителей существуют технологические
ограничения, которые не позволяют изготавливать такие
гидрораспределители.
Золотниковые гидрораспределители с отрицательным
перекрытием (l<m) применяют редко (рис. 6.2, в). Из-за наличия
больших утечек регулировочные характеристики нелинейные.
Достоинством негерметичного золотникового гидрораспределителя является большая плавность регулирования.
Кроме точности изготовления для золотниковых
гидрораспределителей необходимыми требованиями являются
стабильность пропускной способности щелей и легкость
перемещения. Пропускная способность щелей может изменяться
в результате заращивания с течением времени
(облитерации).Вследствие этого пропускная способность щели
при одинаковом смещении золотника постепенно уменьшается.
Распространенным методом борьбы с заращиванием
является сообщение одной из поверхностей высокочастотных
колебаний с малой амплитудой в виде возвратнопоступательного (для корпуса) или возвратно-поворотного (для
золотника) движения. На рис. 6.3 приведен внешний вид
золотни-ковогогидрораспределителя. Перемещение золотника
осуществляется двумя электромагнитами.
Рис. 6.3.Внешний вид золотникового гидрораспределителя
Чтобы уменьшить усилия управления
гидрораспределителем, перепускающим большие расходы
жидкости, применяются многокаскадные устройства.
73
Золотниковые гидрораспределители удобны как для
2
4
3
5
1
позиционного (дискретного) переключения, так и для
регулирования работы гидродвигателей. Ноих главным
недостатком являются утечки, что не позволяют удерживать
гидродвигатель под нагрузкой в неподвижном состоянии [3].
В таких случаях для позиционного переключения
используются клапанные гидрораспределители (рис. 6.4), позволяющие герметическиперекрывать гидролинии. Основными
особенностями клапанных (седельных) гидрораспределителей
являются [1]:
- долговечность;
- провалы давления во время переключения;
- отсутствие утечек;
- использование для максимальных давлений;
- большие потери давления из-за малого хода.
Рис. 6.4. Клапанные гидрораспределители:
1 – пружина; 2 – головка; 3 – запирающий элемент;
4, 5 – разгрузочные поршни
В закрытом положении клапан удерживает пружина 1, а
открытие производится надавливанием на головку 2. Чтобы
силы, требуемые для открытия и удержания клапана в закрытом
74
положении были малы, запирающий элемент 3 помещен между
3
1
5
4
2
3
4
разгрузочными поршнями 4 и 5 с уплотнительными кольцами.
При ограничении размеров для позиционного переключения
используют малогабаритный крановый гидрораспределитель
(рис. 6.5) [3, 5]. Пробки кранов и корпуса распределителя имеют
систему каналов и карманов, позволяющую менять направления
потоков жидкости. Пробка 1 тщательно подогнана по
цилиндрической или конической поверхности к отверстию в
корпусе 2, имеющем каналы подвода 3, отвода 4. В пробке на
двух уровнях выполнены отверстия 5. Между плоскими срезами
пробки находятся уплотняющие перемычки. При повороте на
угол 45° соединение гидролиний изменяется и может
осуществляться реверс гидродвигателя.
Рис. 6.5. Малогабаритный крановый гидрораспределитель:
1 – пробка; 2 – корпус; 3 – канал подвода; 4 – канал отвода;
5 – отверстия
Повышение рабочих давлений постепенно вытеснило этот
конструктивный вариант на второй план из-за сложности
выравнивания действующих нагрузок и, следовательно,
необходимости больших перестановочных усилий. Кроме того,
здесь сложно реализовать электроуправление, необходимое для
автоматизации оборудования [1].
6.2. Клапаны
Клапаны используют в гидросистемах и гидропередачах в
качестве автоматических регулирующих устройств,
предназначенных для управления давлением рабочей жидкости.
Работа клапана основана на уравновешивании давления рабочей
75
жидкости с помощью пружины или груза. Если сила давления
превышает усилие пружины или груза, клапан приоткрывает
проход для жидкости. Регулирование давления осуществляется
за счет изменения дросселирующего проходного сечения на
управляющих кромках. Наибольшее распространение получили
клапаны следующих видов [1].
предназначен для ограничения
рабочего (входного) давления до определенной величины.
поддерживает заданное давление,
непрерывно сливая жидкость во время работы гидропривода.
предназначен для изменения
выходного давления.
Предохранительные и переливные клапаны устанавливают
на отведениях от гидролиний, а редукционные –
последовательно с гидролиниями.
предназначен для пропускания рабочей
жидкости только в одном направлении.
(перепускные)
предназначены для включения/отключения участков
гидросистемы в зависимости от установленного давления.
предназначены для разгрузки насоса
от давления после того, как гидроаккумулятор полностью
заряжен.
На рис. 6.6 приведены различные запорно-регулирующие
элементы клапанов: плоский (а), конический (б), плунжерный
(в), шариковый (г) [5].
В закрытом положении запорно-регулирующий элемент
опирается на седло, которое может иметь различные формы
поверхности (сферическую, коническую, кольцевую и т.д.).
Рассмотрим принцип работы клапана (рис. 6.7) [3] с
коническим запирающим элементом 1, опирающимся в
закрытом положении на седло 2, направляющую часть 3,
обеспечивающую центрирование клапана относительно седла, и
пружину 4 (чаще с опорным шарниром 5), размещенные в
корпусе 6. К камере 7 корпуса присоединены подводящий 8 и
отводящий 9 каналы.
76
1
2
3
9
4
5
6
7
8
Рис. 6.6.Запорно-регулирующие элементы клапанов: а –
плоский;б – конический;в – плунжерный;г – шариковый
В этом клапане открытие h изменяется в результате
воздействия потока жидкости пропорционально пропускаемому
расходу.
1 –запирающий элемент; 2 – седло; 3 – направляющая; 4 –
Рис. 6.7. Принцип работы клапана:
пружина; 5 – опорный шарнир; 6 – корпус; 7 – камера корпуса;
8, 9 – подводящий и отводящий каналы
77
Основным требованием к клапанам в гидросистеме является
герметичность. Она обеспечивается путем тщательной
обработки поверхностей запорного элемента и седла. Кроме
того, запорный элемент и седло должны быть хорошо
отцентрированы.
Еще одной проблемой является возникновение
автоколебаний клапанов, особенно работающих в системах с
пульсирующим давлением.
Большое влияние на форму характеристики клапана
оказывает жесткость пружины, которая должна быть по
возможности мала. В клапанах высокого давления малое
значение жесткости при потребности в большой силе может
быть получено только при больших размерах пружины.
Компромиссным решением для сокращения размеров
клапанов высокого давления является дифференциальный
клапан (рис. 6.8, а) [3], в котором давление p действует на
2
кольцевую площадь S=(d
2
-d
k1
)/4. Для малой кольцевой
k2
площади уменьшается сила, поднимающая клапан и,
следовательно, потребуется пружина с малой жесткостью,
уравновешивающая эту силу. Недостатком клапана является
плохая герметичность вследствие обязательных утечек под
действием давления через зазор между направляющим поршнем
1 и корпусом 2.
Наиболее совершенными по форме характеристики,
небольшим габаритным размерам и герметичности являются
клапаны непрямого действия (рис. 6.8, б), в которых подъемом
основного запорно-регулирующего элемента 3 управляет малый
вспомогательный клапан 4. Основной клапан прижат к своему
седлу 5 пружиной 6 с малой жесткостью и, если dк2>dк1, силой
2
давления p1(d
2
-d
к1
)/4, так как заклапанная полость 7
к2
соединена с подводящей линией 8 дросселем 9.
Вспомогательный клапан 4 – малый клапан прямого
действия с жесткой пружиной 10 и поэтому с крутой
характеристикой. Обычно его диаметр dу=(0.05…0.1)dк1. Клапан
4 установлен последовательно с дросселем 9, и при открытии
они пропускают один и тот же расход Qу.
78
Клапаны непрямого действия рассчитывают путем
Q
p
2
2
1
p
1
Q
3
p
2
p
1
d
1
d
2
d
2
d
1
4
5
6
7
8
9
10
составления уравнений для управляющего и основного клапана
с дальнейшим совместным решением с уравнениями пропускной
способности дросселя.
Рис. 6.8. Сокращение размеров клапанов высокого давления: а –
с помощью дифференциального клапана; б – с помощью
клапана непрямого действия: 1 – поршень; 2 – корпус; 3 –
запорно-регулирующий элемент; 4 – вспомогательный клапан;
5 – седло; 6 – пружина; 7 – полость; 8 – подвод; 9 – дроссель
Широко распространены клапаны с гидравлическим
управлением – гидрозамки. Они являются обратными
клапанами: при отсутствии управляющего воздействия поток
жидкости пропускается в одном направлении, при наличии
управляющего воздействия – в обоих направлениях.
Односторонний гидрозамок изображен на рис. 6.9, а [6]. Он
содержит седло 1, запорно-регулирующий элемент 2 и пружину
3, а также поршень с толкателем 4 с пружиной 5.
При отсутствии давления в гидролинии III, запорнорегулирующий элемент клапана отжимается от седла и поршень
79
с толкателем перемещается вниз, при движении жидкости от
p
I
II
III
1
2
3
4
5
2
3
гидролинии II к гидролинии I.
Рис. 6.9. Гидрозамки: а – односторонний гидрозамок;
б, в – конструктивные схемы клапанов последовательности:
1 – седло; 2 – запорно-регулирующий элемент; 3, 5 – пружина;
4 – поршень
Движение жидкости прекращается, при изменении
направления потока в гидролиниях I и II (из I в II), когда
запорно-регулирующий элемент прижимается к седлу. Если в
управляющую полость гидрозамка подать давление управления
через гидролинию III, то поршень переместится вверх, толкатель
отожмет запорно-регулирующий элемент от седла и жидкость
будет проходить через рабочее окно независимо от направления
ее движения.
На рис. 6.9, б и в приведены конструктивные схемы
клапанов последовательности. В их конструкции предусмотрен
подпружиненный запорно-регулирующий элемент 2
золотникового типа. Если давление управления p
заданной величины, то запорно-регулирующий элемент под
действием пружины 3 смещен в крайнее нижнее положение. В
меньше
упр
этом случае поток на выходе клапана отсутствует. При
достижении заданного значения давления p
золотник под
упр
действием этого давления перемещается в крайнее верхнее
положение и в этом случае образуется поток на выходе клапана.
80
6.3. Дроссели и регуляторы расхода
2
1
3
I II
Дроссели и регуляторы расхода применяются для
изменения скорости гидродвигателей путем изменения
проходного сечения гидролинии.Дроссель представляет собой
местное гидравлическое сопротивление, которое может
использоваться для снижения давления в отводимом потоке
рабочей жидкости при заданном расходе [5].
Характеристикой дросселей является зависимость потерь
давления p в дросселе от расхода Q рабочей жидкости,
проходящей через него. Основным требованием к дросселям
являет сохранение стабильности характеристики в процессе
эксплуатации. Кроме того, необходимо чтобы дроссель был не
подвержен засорению и облитерации.
По виду характеристики различают линейные дроссели
(p=kQ) и квадратичные дроссели (p=kQ2). Линейность
обеспечивается за счет наличия протяженного канала малого
сечения, внутри которого режим течения жидкости ламинарный.
По способу управления дроссели бывают регулируемые и
нерегулируемые, а по принципу действия различают дроссели
вязкостного и инерционного сопротивлений.
На рис. 6.10 изображен регулируемый дроссель вязкостного
сопротивления [5].
Рис. 6.10. Регулируемый дроссель вязкостного сопротивления:
1 – корпус; 2 – винт; 3 – канавка
Дроссель состоит из корпуса 1, в который плотно вставлен
винт 2, перемещаемый вспомогательным винтом. Гидравлическая жидкость поступает в отверстие I и пройдя канавку 3,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]