Дросселирующие делители потока

Делители потока предназначены для разделения одного штока рабочей жидкости на два. Их устанавливают последовательно в напорной линии. По принципу действия делители потоков разделяют на объемные (дозирование потоков) и дросселирующие. Наибольшее распространение в станочных гидроприводах получили дросселирующие, в которых деление расходов происходит вследствие дросселирования потоков рабочей жидкости.

Делитель потока 2 в заданной схеме обеспечивает синхронное движение цилиндров 5 и 6. При переключении распределителей 4 и 7 вправо цилиндры синхронно поднимаются, однако из-за ошибки деления потока один из цилиндров (6) первый подойдет к упору. При этом делитель перекроет поток масла, поступавший в цилиндр 5, и цилиндр также остановится, давление в системе возрастет, откроется клапан 6 и перепустит часть масла в бак, давая возможность цилиндру 5 дойти до упора. Конечные выключатели дают сигнал на реверсирование движения.

Аппаратура для распределения и направления потоков рабочей жидкости

Назначение и основные типы направляющих гидроаппаратов Направляющие гидроаппараты предназначены для изменения направления потоков рабочей жидкости в гидравлических системах металлорежущих станков, машин и механизмов путем полного открытия или полного закрытия проходного сечения. К этой группе аппаратов относятся направляющие распределители, обратные клапаны, гидрозамки, а также некоторые гидроклапаны давления, которые могут работать в режиме направляющих гидроаппаратов.

Гидрораспределители Назначение и основные типы направляющих распределителей Гидравлическими направляющими распределителями называются направляющие гидроаппараты, предназначенные для изменения направления, пуска и остановки потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия.

Они позволяют реверсировать движение рабочих органов в станках, манипуляторах и других устройствах, имеющих гидравлический привод, останавливать рабочие органы в нужном месте и положении (трехпозиционные распределители), а также выполнять другие операции в соответствии с гидросхемой самого распределителя.

Изучаемые направляющие распределители относятся к аппаратам дискретного действия. Это означает, что их запорный элемент может занимать одну из двух, трех и более фиксированных позиций, в каждой из которых он может осуществлять определенное, отличное от других, распределение потоков рабочей жидкости.

Основными конструктивными элементами направляющего распределителя являются корпус, запорный элемент (затвор) и устройство управления.

В зависимости от конструктивного оформления затворной группы распределители разделяют на:

• § золотниковые (запорный элемент выполнен в виде золотника, совершающего линейное возвратно-поступательное движение вдоль своей оси и перекрывающий каналы в корпусе распределителя своей образующей поверхностью);
• § крановые (затвор в виде цилиндрического, конического или плоского крана, совершающего поворотное движение);
• § клапанные (затворная группа в виде клапанов седельного типа со сферическими, коническими или плоскими затворами).

В крановых распределителях распределение потоков жидкости осуществляется за счет поворота крана, в клапанных — за счет последовательного открывания и закрывания рабочих окон с помощью клапанов.

Наиболее широко в машиностроительном гидроприводе используют золотниковые распределители, как более простые конструктивно и требующие малых усилий для переключения. Последнее обстоятельство имеет существенное значение при использовании их в автоматизированных системах.

Недостатками золотниковых распределителей является то, что в процессе их эксплуатации за счет износа плунжерных элементов происходит увеличение утечек, уменьшение объемного КОД, а также сложность изготовления высокоточных каналов под золотники малых диаметральных размеров. Кроме того, указанные распределители чувствительны к наличию в рабочей жидкости твердых загрязнителей и к температурному состоянию своих элементов. Их внезапные отказы могут наступать в случаях скопления загрязнителей в зазорах плунжерных пар или за счет температурного или иного нарушения величины зазора.

Основным рабочим элементом этих распределителей является золотник с выточками или отверстиями, помещенный в цилиндрическое отверстие корпуса с кольцевыми канавками, сообщающимися через отверстия с линиями гидросистемы. Применяя различное количество выточек и поясков золотника, имеющих различную ширину и различное количество кольцевых канавок корпуса, число отверстий для соединения с гидролиниями, можно получить различные схемы распределения потоков рабочей жидкости.

По числу основных подсоединяемых внешних гидролиний (ходов) различают двух-, трех-, четырехи пятилинейные исполнения распределителей. В двухлинейном распределителе имеется два входных отверстия, а распределитель работает как кран: в трехлинейном — три входных отверстия. Гидродвигатель посредством трехлинейного распределителя может соединяться с напорной или сливной гидролинией. К четырехлинейному распределителю подводят четыре гидролинии. Такие гидрораспределители в основном предназначены для управления реверсом гидродвигателей.

При смещении запорного элемента влево жидкость подается в правую полость гидроцилиндра, а из левой полости (при работе гидроцилиндра) жидкость вытесняется через распределитель и идет на слив. Если какой-либо канал распределителя не используется, то его перекрывает заглушка (на схеме это показывают крестиком). Четырехлинейные распределители могут обеспечивать подключение гидроцилнндра по дифференциальной схеме.

Пятилинейное исполнение распределителей обеспечивает слив жидкости из рабочих полостей гидроцилиндров по двум отдельным каналам при прямом и обратном ходах, что позволяет применять их при независимом регулировании скоростей прямого и обратного ходов.

По числу позиций, т. е. фиксированных рабочих положений запорного элемента с различными схемами соединения каналов, различают двухи трехпозиционные аппараты стандартного исполнения. Значительно реже встречаются четырех-, пятии более позиционные распределители (не стандартные).

Двухпозиционные распределители позволяют изменять направление движения исполнительных рабочих органов за счет поочередного соединения рабочих линий гидродвигателя (каналы, А и В) с напорной гидролинией (канал Р) или сливной линией (канал Т). Однако, при использовании двухпозиционного распределителя рабочий, орган перемещается при включении каждой позиции распределителя до конца хода. Если же требуется останавливать рабочий орган в промежуточных положениях за счет переключения распределителя, то для этого можно применять два двухпозиционных распределителя отдельно для управления каналами, А и В. Чаще же для этого используют трехпозиционные распределители, отличающиеся от двухпозиционных тем, что золотник может устанавливаться между двумя крайними положениями еще и в среднее положение, которое принимают за исходное.

По виду присоединения различают резьбовое (трубное) и сты ковое исполнения распределителей. В распределителях резьбового исполнения отверстия для подключения внешних линий выполнены непосредственно в корпусе аппарата и имеют коническую резьбу, В распределителях стыкового исполнения все присоединительные отверстия выводятся на стыковую плоскость и заканчиваются цековками под уплотнительные резиновые кольца по ГОСТ 9833–73, а соединение с гидросистемой осуществляется через специальные панели или промежуточные плиты.

Присоединительные отверстия гидроаппаратов обозначаются следующим образом:

Р — входное отверстие основного потока в аппарат, напорная линия (подвод);

А, В — отверстия присоединения аппарата к потребителю, к другим гидравлическим устройствам;

Т — выходное отверстие основного потока, возвращаемого в бак, сливная линия (слив);

X, Увходные отверстия управления (подвод управления);

L — дренажное отверстие;

М — отверстие для подключения манометра.

По виду управления перемещением запорного элемента разли чают распределители с ручным управлением (от рукоятки иди по воротной кнопки), с механическим управлением (от кулачка или тяги), с гидравлическим, с электрическим управлением от толкающего электромагнита постоянного или переменного тока, с пневматическим, с комбинированным (электрогидравлическим, пневмогидравлическнм) управлением.

По способу установки золотника в позицию различают испол нения распределителей с фиксацией золотника во всех позициях и с пружинным возвратом золотника трехпозиционных распределителей в среднюю позицию (для распределителей с управлением от кулачка — в крайнюю позицию), а двухпозиционных — в исходную позицию после снятия управляющего воздействия.

По числу запорных элементов распределители бывают односту пенчатый, двухступенчатые и т. д.

Условное графическое обозначение распределителей устанавли вает ГОСТ 2.871−68. В условном обозначении указываются следующие элементы: позиции запорного элемента; внешние линии связи, подводимые к распределителю; проходы (каналы) и элементы управле ния. Распределители изображают в виде прямоугольника, состоящего из набора квадратов, число которых равно числу рабочих позиций. Каждый из квадратов изображает одну из рабочих позиций. Внутри квадрата указывается состояние линий, подключенных к распреде лителю. Проходы (каналы) изображают линиями со стрелками, показывающими направления потоков рабочей среды в каждой позиции, места соединений проходов выделяют точками; закрытый проход изоб ражают тупиковой линией с поперечной черточкой. Распределители в принципиальных гидросхемах изображают в исходной позиции. Все гидролинии, подключенные к распределителю, указывают только в исходной позиции. Виды управления распределителями указывают соответствующими знаками, примыкающими к торцам распределителя. Вспомогательные распределители, управляющие основны ми в двухступенчатых распределителях, выполняют в меньших размерах.

Правило чтения условного графического обозначения распре делителя: чтобы представить принцип работы распределителя в рабо чей позиции, необходимо мысленно в условном обозначении на схеме передвинуть соответствующий квадрат обозначения на место квадрата исходной позиции, оставляя линии связи в прежнем положении. Тогда истинные направления потока рабочей жидкости укажут проходы рабочей позиции. Для удобства чтения гидросхем рекомендуется строить обозначение распределителя так, чтобы мысленное перемещение квадратов совпало по направлению с физическим дви жением золотника распределителя.

Условные графические обозначения едины для золотниковых, крановых и клапанных распределителей, т. е. они не отражают конструкцию запорных элементов.

Кроме графических обозначений распределителей, установлены также сокращенные цифровые обозначения в виде дроби; в числителе указывают число внешних линий распределителя, в знаменателечисло фиксированных рабочих позиций. Например, четырехлинейный трехпозиционный распределитель обозначают дробью 4/3.

Запорные элементы (золотник, кран, клапан) в направляющих распределителях всегда занимают крайние позиции по принципу «открыто/закрыто». Поэтому направляющие распределители практически не регулирует значение давления или расхода рабочей жидкости (РЖ), проходящей через его рабочие щели, кроме внесения потерь давления. Значения потерь давления обычно приводятся в паспор тах гидрораспределителей.

Одним из основных параметров гидрораспределителей является условный диаметр dу, выбираемый по допустимой скорости течения РЖ, которая при полном открывании щелей не должна превышать 6−8 м/с.

Наиболее широко в машиностроении используют золотниковые распределители с цилиндрическими затворами. Положительной осо бенностью цилиндрических затворов является то, что они легко поддаются полному уравновешиванию от радиальных и осевых сил. При уравновешенном затворе не требуется больших сил для управления распределителем. Это обстоятельство имеет существенное значение при использовании их в автоматизированных системах.

Недостатками распределителей с цилиндрическими затворами является то, что в процессе их эксплуатации за счет износа плунжерных элементов происходит увеличение утечек, уменьшение объемного КПД, а также сложность изготовления высокоточных кана лов под затворы малых диаметральных размеров. Кроме того, ука занные распределители чувствительны к наличию в рабочей жидкости твердых загрязнителей и к температурному состоянию своих элементов. Их внезапные отказы могут наступать в случаях скопления загрязнителей в зазорах плунжерных пар или за счет температурного или иного нарушения величины зазора.

В гидроприводах станков наиболее широко используются золот никовые гидрораспределители типов ПГ, В, Р. По своей конструкции они принципиально не отличаются друг от друга.

Устройство и принцип работы гидрораспределителя типа ВЕ6 с электромагнитным управлением Базовой деталью распределителя является чугунный корпус I, в котором литьем выполнены основные каналы: подвода рабочей жидкости — Р, цилиндровые отводы — А и В, слив — Т. Корпус выполнен пятикамерным, сливные полости внутри объедине ны между собой (четырехходовое исполнение), условный проход dу = 6 ММ.

В центральном отверстии корпуса d=10 мм расположен золотник 2, перемещаемый через толкатели 3 электромагнитами а, в. Ход золотника — 2,5 ми.

В зависимости от исполнения гидрораспределителя орган управления крепится с двух торцов корпуса или с одного.

Электромагниты (ток постоянный 24В) гидрораспределителей могут иметь кнопку 4, которая позволяет перемещать золотник при отключении электромагнита и используется для ручного переключения при наладка станка или в аварийной ситуации.

Распределителя могут быть двухи трехпозитионными. Трехпоэиционные распределители имеют три рабочие позиции, золотник устанавливается в исходную (среднюю — 0) позицию после снятия управляющего усилия за счет центрирующих пружин 5, 6.

Двухпозиционные распределители, имеющие две рабочие пози ции, могут быть выполнены с одним электромагнитом или с двумя. В первом случае золотник устанавливается в исходную (крайнюю) позицию пружиной — пружинный возврат, во втором случае (испол нение без пружинного возврата с фиксацией золотника в двух крайних положениях) — действием одного из электромагнитов. Возможность фиксации позволяет отключать электромагнит после срабатывания распределителя и не держать его длительное время под током.

Команда на переключение распределителя осуществляется по дачей электрического сигнала (постоянный ми переменный ток), который подводится через штепсельный разъем 7 на обмотку катуш ки 8, установленной на втулке. Под действием магнитного поля сердечник (якорь) перемещает золотник 2 вправо. Электромагниты выполнены в основном толкающего типа.

Переключение золотника в обратном направлении может производиться таким же электромагнитом, установленным с противопо ложной стороны, или пружиной.

Устройство и принцип работы гидрораспределителя с гидравлическим управлением типа ПГ 72−3.

Гидрораспределитель типа ПГ72−3 с гидравлическим управле нием стыкового присоединения состоит из корпуса 8, золотника 9, крышек I и 2, шайб 7, пружин 4 и 6, дросселей 5, шариков 3 и заглушек II (у четырехлинейных аппаратов) или 10 { у пятилинейных). При равных давлениях в торцовых полостях золотника последний устанавливается пружинами б в среднее поло жение; если давления не равны, золотник смещается в соответствующее положение. Масло из напорной линии управления поступает в торцовую полость через шариковый клапан, а из противоположной полости вытесняется в сливную линию управления через дроссель 5, регулирующий скорость перемещения золотника. Наличие дросселей и шариковых обратных клапанов в обеих крышках (дроссельных колодках) I и 2 дает возможность раздельно регулировать время переключения в каждом направлении.

В двухпозиционных распределителях пружины 6 и шайбы 7 отсутствуют.

В ряде случаев находят применение распределители с резьбовым присоединением, в которых коническая резьба для подключения трубопроводов выполнена непосредственно в корпусе.

Устройство и принцип работы гидравлического распределителя типа ПГ 73−2 с электрогидравлическим управлением Гидрораспределитель с электрогидравлическик управлением ПГ 73−2 представляет собой комбинацию управляющего распреде лителя (пилота) с электромагнитным управлением и управляемого им основного распределителя, который аналогичен по принципу работы распределителю ПГ 72−3.

Трехпозиционный распределитель с злектрогидравлическим управлением состоит из корпуса 2, основного золотника 3, крышек 4, шайб 5, пружин 6, шариковых клапанов 10, дросселей 13 и пилота I (распределителя с электрическим управлением). Четырехходовые распределители отличаются от пятиходовых конструкцией заглушек 7 и 8, при помощи которых возможно соединение (четырекходовые) или разъединение (пятиходовые) сливных каналов.

Подвод давления к торцам основного золотника осуществляет ся па каналам 11 и 12 от управляющего распределителя I, В качестве управляющего применяются гидрораспределители типа ПГ 73−1, а для распределителей с электрогидравлическим управлениом типа Р и В — пилоты типа Р 102 и BE (ПЕ) с электрическим управлением от переменного или постоянного тока, подводимого посредством кабеля и штепсельных разъемов, Гидрораспределитель работает следующим образом. При выключенных электромагнитах пилота золотник его находится в среднем положении и масло по каналам управления 11, 12 поступает в обе торцовые полости основного золотника 3, а он пружинами 6 установлен в среднее положение. При включении соответствующего электромагнита (например левого) одна из торцовых полостей золотника 3 (правая) соединяется со сливной линией управления X (или со сливной линией Т гидросистемы при отсутствия пробки 14), а другая (левая) остается соединенной с напорной линией управления. В результате этого золотник перемещается в крайнюю правую позицию сжимая одну из пружин 4 и вытесняя масло из правой полости через дроссель 13 в сливную магистраль. Масло из напорной линии по линии управления II поступает под левый торец основного золотника через шариковый обратный клапан 10. Регулированием дросселя 13 можно устанавливать скорость пере-кевениа золотника, т. е. время срабатывания раздельно в каждом направления. При вращении его по часовой стрелке время срабатывания основного золотника увеличивается, а при вращении против часовой стрелки — уменьшается.

Двухпозиционный распределитель с электрогидравлическим управлением отличается от трехпозиционного формой основного золотника и отсутствием центрирующих пружин. Пилоты двухпозиционных распределителей могут выполняться как с двумя, так и с одним электромагнитом. Пилоты с двумя электромагнитами допускают отключение электромагнитов после переключения основного золотника, так как золотник пилота удерживается в соответствующей позиции фиксатором.

Гидрозамки Назначение и основные типы гидрозамков Гидрозамком называется направляющий гидроаппарат, предназ наченный для запирания рабочей жидкости в одном направлении и пропускания ее в обратном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия — для пропускания потока в обоих направлениях. Гидрозаики еще называют управляемыми обратными клапанами.

Гидрозамки широко применяют в гидроприводах как средство защиты при автоматическом запирании рабочей жидкости в поло стях гидродвигателей с целью стопорения их выходных звеньев в заданных положениях.

Гидрозамки разделяют по числу элементов на односторонние и двусторонние и па виду управляющего воздействия на гидрозамки с гидравлическим, пневматическим, электромагнитным и механическим управлением. В следящих гидроприводах чаще всего применяют гидрозамках с коническими клапанами и гидравлическим управлением.

Устройство и принцип работы гидрозамка типа КУ Конструкция одностороннего гидрозамка типа КУ а. Гидрозамок состоит из корпуса I с крышками 4 и 7, поршня 2 с толкателем 6. конического клапана 3 с пружиной 5 и уплотнений. Поршень 2 жестко соединен с толкателем 6. Правая часть клапана 3 выполнена и виде направляющего цилиндра. Клапан 3 поджат к седлу корпуса пружиной 5. Поршень с толкателем находятся в левом положении. Корпус I имеет следующие полости; РТ — для соединения гидрозамка с напорной или сливной линией (например, при помощи распределителя РН); А — для соединения с гидродвигателем (например, с гидроцилиндром Ц); торцовую Б, соединенную наклонным каналом с полостью А, и полость X гидрав лического управления.

Схема включения одностороннего гидрозамка в гидросистему с направляющим распределителем РН и гидроцилиндром односторонне го действия Ц.

Гидрозамок работает аналогично обратному клапану при отсутствии гидравлического воздействия на поршень 2 со стороны полости X.

При этом возможны два режима работы поршня: фиксирование и подъем. При режиме фиксирования оба электромагнита (ЭМ1 и ЭМ2) распределителя РН выключены. Клапан 3 закрыт под действием силы павления жидкости, поступающей в полость Б через полость А. В результате поршневая полость гидроцилиндра Ц оказывается за пертой, а его поршень застопорен в заданном положении. При режиме подъема поршня включается электромагнит ЭМ1, запорно-регулирумщий элемент распределителя РН занимает позицию, а. При этом полость РТ гидрозамка соединяется с напорной линией гидро системы. Клапан 3, преодолевая усилие пружины 5, под дейст вием силы давления открывается и рабочая жидкость через его рабочее окно поступает сначала в полость, А гидрозамка, а затем в поршневую полость цилиндра Ц. В результате поршень цилиндра поднимается.

При наличии управляющего воздействия гидрозамок работает аналогично клапанному распределители с гидравлическим управле нием. При этом происходит опускание. Для этого включается электромагнит ЭМ2, запорный регулирующий элемент распределителя РН занимает позицию в. В результате полость X гидрозамка соединяется с напорной линией Р распределителя, а полость РТ гидрозамка — со сливной полостью Т. Поршень 2 с толкателем под действием силы давления жидкости, преодолевая усилие пру жины 5 и давление жидкости в полости Б, перемещается вправо. При этом толкатель поршня Ј открывает клапан 3, обеспечивая пропускание рабочей жидкости в обратном направлении из поршне вой полости гидроцилиндра 2 в полость, А гидрозамка через рабочее окно клапана, полость РТ и далее на слив. В результате этого поршень гидроцилиндра опускается под действием силы тяжести. Для прекращения управляющего воздействия электромагнит ЭМ2 отключают, и гидрозамок снова работает в режиме фиксирования.

В гидроприводах для запирания РЖ в гидроцилиндре и исключения возможности самопроизвольного перемещения исполнительных рабочих органов, расположенных наклонно или вертикально, в слу чае прекращения подачи РЖ применяют двусторонние гидрозамки с двумя запорно-регулирующими элементами.

При подаче РЖ в правую полость гидрозамка плавающий поршенек перемещается влево и своим толкателем открывает клапан.

Вместе с тем под давлением РЖ откроется и правый клапан гидрозамка и масло станет поступать в штоковую полость ГЦ. При этом из поршневой полости ГЦ масло будет сливаться через открытый левый клапан. С прекращением подачи жидкости в гидрозамок оба его клапана закрываются и жидкость будет заперта в обеих полостях гипроцилиндра. При подаче жидкости в левую полость гидрозамка работа будет протекать в противоположном направлении.

Основными параметрами гидрозамков являются: условный проход, номинальное давление, давление открывания, номинальный и максимальный расход жидкости и максимальные внутренние утечки жидкости.