Устройство и принцип работы

В гидроприводах, для регулирования расходов от сотых долей до сотен литров в минуту, применяют дроссели типа ПГ 77-1 (рис.2.2). Он состоит из корпуса I, втулки 2, втулки дросселя 3, винта 4, валика 6, лимба 8, контргайки 7, пробки II, пружины 10, указателя оборотов 5 и штифта 9.

Рабочая жидкость подводится в полость Р, проходит через дросселирующую щель, образованную острыми кромками фасонного отверстия треугольной формы во втулке 2 и торца втулки -дросселя 3,и отводится из полости А. Расход регулируется путём осевого перемещения втулки-дросселя 3 с помощью винта 4 в одну сторону и пружины 10 - в противоположную. Винт поворачивается от лимба 8 через валик 6. Полному осевому перемещению втулки-дросселя соответствуют четыре оборота лимба. После каждого полного оборота лимб с помощью штифта 9 поворачивает на 1/4 оборота указатель 5, на торце которого имеются цифры I...4. Указатель поворотов удерживается от самопроизвольного поворота шариковым пружинным фиксатором.

Расход жидкости (м³/с) через дроссель определяется зависимостью:

где μ - коэффициент расхода (μ =0,6... 0,7); fдp- площадь проходного сечения щели дросселя, м²; - удельный вес жидкости, Н/см³; р - перепад давления на дросселе, МПа.

Из формулы видно, что расход жидкости через дроссель при прочих равных условиях зависит не только от площади рабочего проходного сечения, но и перепада давлений. Чем меньше перепад давлений Δ р, тем меньше расход Q_др, и наоборот.

Рис.2.2 Щелевой дроссель ПГ 77-1

В гидравлических приводах дроссель может устанавливаться в напорной линии (дроссель на входе), в сливной линии (дроссель на выходе) и параллельно гидродвигателю. Вне зависимости от места установки дросселя, при изменении нагрузки на гидродвигатель, меняется перепад давлений на дросселе, который влияет на расход через дроссель. Вследствие этого при переменной нагрузке нельзя получить с помощью одного дросселя постоянный расход и, следовательно, стабильную скорость выходного звена гидродвигатели. Поэтому в гидроприводах с дроссельным регулированием применяют регуляторы расхода.

Рис. 2.3. Схема подключения дросселей: а – последовательно на входе; б – последовательно на выходе; в – параллельно;

При дроссельном регулировании возможны два принципиально разных варианта установки дросселя: последовательно и параллельно рабочему органу (рис.2.3. а, б, в). Существует два способа установки дросселя последовательно: на входе (рис.2.3. а) и на выходе (рис.2.3. б).

В схеме при включении дросселя на входе (рис.2.3. а) при работе насоса I спостоянным расходом, жидкость поступает к дросселю 2 и клапану 5. Дроссель 2 настроен на определённый расход, который необходим для обеспечения какой-то конкретной скорости рабочего органа. Жидкость с этим расходом, попадает через распределитель 3, в бесштоковую полость цилиндра 4 и обеспечивает нужную скорость рабочего органа. Тем временем, в трубопроводе между насосом и дросселем создаётся избыточное давление, т.к. не вся жидкость, подаваемая насосом I, проходит череп дроссель 2. Клапан 5 открывается, и неиспользованная жидкость сливается в бак.

2.2. Дроссель путевой

2.2.1. Назначение и область применения

Дроссели путевые предназначены для торможения исполнительных органов, для получения малых скоростей и быстрого возвращения этих исполнительных органов в исходное положение. Функция «Быстрое возвращение рабочего органа» характерна только для путевых дросселей оснащённых обратными клапанами таблица 2.1, №№ 1 и 2. Для аппарата без обратного клапана таблица 2.1, №№ 3 и 4 характерно только торможение. Вид управления путевых дросселей - механический.

Рис.2.4. Путевой дроссель типа МДО

2.2.2. Принцип работы

Поток рабочей жидкости, подводимой к отверстию Р, попадает в надклапанную полость обратного клапана, далее этот поток проходит черва кольцевую щель, образованную рабочими кромками золотника 2 и корпуса I, и отводится через отверстие В.

Таблица 2.1.

Условное графическое обозначение путевых дросселей

№	Вид дросселя	Изображение на схемах
1	Путевой дроссель с обратным клапаном и дросселем ползучей скорости
2	Путевой дроссель с обратным клапаном
3	Путевой дроссель с дросселем ползучей скорости
4	Путевой дроссель

При нажатии на ролик 5, например, кулачком, установленным на подвижном органе машины, поворотный рычаг 4 воздействует на толкатель 6 и смещает золотник 2. Сечение кольцевой щели уменьшается, увеличивая дросселирование потока. Нажатие может происходить до полного перекрытия кольцевой щели. В атом случае поток масла из отверстия Р в отверстие. В может попасть только через дроссель малых расходов 13. Вращением винта 12 можно регулировать величину потока, проходящего из отверстия Р в отверстие В через дроссель 13, и тем самым регу­лировать величину малой скорости.

В обратном направлении от отверстия В к отверстию Р поток рабочей жидкости проходит через обратный клапан 8, минуя золотник 2 и дроссель 13.

Способы подключения путевых дросселей показаны на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Схемы подключения путевых дросселей

2.3. Регулятор расхода

2.3.1. Назначение и область применения

Регуляторами расхода называются гидроаппараты управления расходом, предназначенные для поддержания заданного значения расхода рабочей жидкости независимо от перепада давлений в подводимом и отводимом потоках.

Конструктивно регуляторы расхода представляют собой блоки, состоящие из регулируемого дросселя и клапана. При помощи дросселя управляют расходом рабочей жидкости, а при помощи клапана автоматически обеспечивают постоянный перепад давлений на дросселе. Клапаны, входящие в состав регуляторов расхода, могут бить включены с дросселем как последовательно, так и параллельно.

2.3.2. Устройство и принцип работы

Конструктивная схема двухлинейного регулятора расхода типа МПГ 55-2 представлена на рис.2.6, а. В ней дроссель изображён схематично, а конструкция его может быть различной, например, полностью совпадать с изображённой на рис. 2.2.

Рис.2.6.Регуляторы расхода типа МПГ 55-2 (б) и МПГ 55-3 (в)

Поток рабочей жидкости подводится к каналу Р корпуса регулятора потока, проходит через рабочую щель 3 редукционного клапана в полость 4 и через дроссель 10 выходит в канал А.

Давление перед дросселем, подводимое по каналам управления 9, II в торцовые камеры 5 и I, стремится поднять золотник и перекрыть рабочую щель 3. Давление после дросселя из канала «А» по каналу управления 8 подводится в камеру 6 и вместе с пружиной 7 действует в сторону открытия щели 3. В положении равновесия разность давлений на входе в дроссель и на выходе из него составляет 0,2 МПа, а расход на выходе из регулятора определяется настройкой дросселя 10.

Если во время работы давление на выходе из дросселя уменьшается, то уменьшается и давление в камере 6, золотник 2 движется вверх и прикрывает щель 3, поэтому давление перед дросселем 10 также уменьшается. При повышении давления на выходе золотник 2, смещаясь вниз, открывает щель 3 и давление на входе в дроссель также возрастает. Таким образом, золотник реагирует на изменения давления на входе в регулятор потока (Р), но при увеличении давления на входе щель 3 прикрывается, а при уменьшении - открывается.

Таким образом, при всех изменениях давлений в каналах Р и А клапан автоматически поддерживает постоянный перепад давлений на дросселе 10, благодаря чему регулятор расхода поддерживает настроенную величину расхода с точностью +- 5%во всем диапазон е температур и давлений. Условное обозначение регулятора расхода такого типа приведено на рис.2.6,б. Часто используется конструкция этого регулятора расхода с обратным клапаном типа МПГ 55-3, в котором обеспечивается свободный проход рабочей жидкости из канала А в канал Р(рис.2.6в).Кон­струкция такого гидроаппарата представлена на рис.2.5. Регулятор состоит из корпуса I, втулки 2, втулки-дросселя 3, гайки 4, уплотнительных колец 5, 25, 35, 36, гайки 7, винта регулировочного 8, втулки 9, лимба 10, указателя оборотов II, пружин 12, 18, 22, 33, пробок 13, 14, 19, 20, 23, 24, 30, шарика 17, гидроклапана обратного 21, золотника 27.

Включение двухлинейного регулятора расхода в гидравлическую схему аналогично включению дросселя на рис. 2.3.

Регулятор расхода с обратным клапаном, Рис.2.7, представляет собой комбинацию гидродросселя, гидроклапана редукционного и гидроклапана обратного. Обратный клапан позволяет регулировать скорость движения РО только в одном направлении, в обратном направлении масло свободно проходит через гидроклапан обратный 21 из полости отвода 15.

При работе регулятора масло из системы поступает в полость подвода 28 и далее через отверстия 29 и 31 в корпусе I к дрос­селирующей щели втулки 2.

Далее масло через отверстие во втулке 2 поступает к по­лости отвода 15. Отверстие 31 сообщается с полостями 26 и 32, а полость отвода 15 с полостью 16. Золотник 27 находится в равновесии под действием усилия пружины 33 и усилий, возникающих в связи с подводом давления в его торцовые полости 26, 32 и 16.

При повышении давления в напорной магистрали давление в полостях 28, 29 и 31 увеличивается, что приводит к нарушению равновесия сил, действующих на золотник 27. Под действием гидростатической силы, создаваемой давлением масла в полостях 26 и 32, золотник перемещается, его дросселирующая кромка изменяет сопротивление расходу в отверстии 29, благодаря чему давление ив входе в дроссель (полость 31) понижается по сравнение с давлением в напорной магистрали. Таким образом, на дросселирующей щели поддерживается постоянный перепад давления.

Расход масла в регуляторе расхода МПГ 55-3 регулируется изменением проходного сечения щелевого дросселя (2, 3, 4), конструкция которого аналогична дросселю ПГ 77-1.

Рис.2.7. Регулятор расхода МПГ 55-3

Рассмотренные выше регуляторы расходов могут устанавливаться параллельно и последовательно как не входе, так и на выходе из гидродвигателя. При установке их на входе, к напорной линии можно подключать несколько штук одновременно и питать от них, соответственно, несколько гидродвигателей. При этом обеспечивается практически независимая работа гидродвигателей, если расход в напорной гидролинии больше суммы расходов, поступающих в одновременно работающие гидродвигатели. При этом, однако, давление в напорной магистрали всегда максимальное, независимо от нагрузки.

Регулятор расхода с обратным клапаном устанавливается только последовательно, а так как рабочая жидкость должна проходить через обратный клапан в обратную сторону, то место его установки на линиях с реверсивным направлением течения жидкости – между распределителем и гидродвигателем.

В станочных гидроприводах применяют также трехлинейные регуляторы расхода, условное обозначение которых приведено на рис.2.8. Канал Г регулятора подключается к напорной гидролинии, канал А - к гидродвигателю, а канал Т - линии слива. Расход рабочей жидкости, подаваемый к гидродвигателю через канал А, ус­танавливается регулировкой дросселя 2. Постоянный перепад дав­лений на дросселе поддерживается переливным клапаном 4, через который постоянно сливается по каналу I жидкость из напорной линии (качал Р) в сливную (канал Т). В положении равновесия рабочая щель клапана 4 открыта на такую величину, что разность давлений на входе и выходе из дросселя уравновешивает усилие пружины, закрывающей клапан 4.

Если давление на выходе (в канале А) увеличивается, то клапан прикрывает слив из напорной линии по каналу I и давление на входе также увеличивается, и наоборот. Таким образом, при изменении давления на выходе (изменение нагрузки) клапан 4 поддерживает автоматически постоянный перепад давлений на дросселе 2, за счёт изменения давления в напорной гидролинии, причём при уменьшении нагрузки давление в напорной линии также уменьшается.

При повышении давления в канале А выше настройки клапан 3 регулятора потока перестаёт поддерживать постоянный расход и ограничивает давление в системе, выполняя роль предохранительного клапана.

Рис.2.8. Трёхлинейный Регулятор расхода и схема его подключения

Такой трехлинейный регулятор расхода как бы настраивает требуемое давление в напорной линии в зависимости от нагрузки, что даёт более экономичную схему регулирования скорости. Использовать такие регуляторы при одновременной работе двух и более гидродвигателей нельзя, поскольку давление в напорной линии будет настраиваться по тому из гидродвигателей, у которого меньше нагрузка.

2.4. Дросселирующие делители потока

2.4.1. 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.

Схема включения делителя потока представлена на рис.2.9.

Рис.2.9. Схема включения делителя потока

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 подойдёт к упору. При этом делитель перекроет поток масла, поступавший в цилиндр 5, и цилиндр также остановится, давление в системе возрастёт, откроется клапан 6 и перепустит часть масла в бак, давая возможность цилиндру 5 дойти до упора. Конечные выключатели дают сигнал на реверсирование движения.

3. АППАРАТУРА ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

3.1. Назначение и основные типы направляющих гидроаппаратов

Направляющие гидроаппараты предназначены для изменения направления потоков рабочей жидкости в гидравлических системах металлорежущих станков, машин и механизмов путём 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.

3.2. Гидрораспределители

3.2.1. 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, трёх и более фиксированных позиций, в каждой из которых он может осуществлять определённое, отличное от других, распределение потоков рабочей жидкости.

Основными конструктивными элементами направляющего распределителя являются корпус, запорный элемент (затвор, золотник) 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).

Вкрановых распределителях распределение потоков жидкости осуществляется за счёт поворота крана, в клапанных - за счёт 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 счёт износа плунжерных элементов происходит увеличение утечек, уменьшение объёмного КОД, а также сложность изготовления высокоточных каналов под золотники малых диаметральных размеров. Кроме того, указанные распределители чувствительны к наличию в рабочей жидкости твёрдых 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, помещённый в цилиндрическое отверстие корпуса с пятью кольцевыми расточками, 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. Исполнения распределителей различных схем представлены на рис.3.1.

Рис.3.1. Гидравлические золотниковые распределители различных схем исполнения

По числу основных подсоединяемых внешних гидролиний (ходов) различают двух-, трех-, четырех- и пятилинейные исполнения распределителей. В двухлинейном распределителе имеется два входных отверстия, а распределитель работает как кран (рис.З.2 а): в трехлинейном - три входных отверстия (рис.3.2 б). Гидродвигатель посредством трехлинейного распределителя может соединяться с напорной или сливной гидролинией (рис.3.3 а). К четырехлинейному распределителю подводят четыре гидролинии (рис.3.2 в,г,д,е). Такие гидрораспределители в основном предназначены для управления реверсом гидродвигателей (рис.3.3 б, д). Если две крайних сливных расточки соединены между собой, то такой распределитель уже не пятиходовой, так как два отдельных слива объединяются в один.

При смещении запорного элемента влево жидкость подаётся в правую полость гидроцилиндра, а из левой полости (при работе гидроцилиндра) жидкость вытесняется через распределитель и идёт на слив. Если какой-либо канал распределителя не используется, то его перекрывает заглушка (на схеме это показывают крестиком) (рис.3.3 г). Четырехлинейные распределители (рис.3.2 г,е) могут обеспечивать подключение гидроцилнндра по дифференциальной схеме (рис.3.3 ж,з).

Пятилинейное исполнение распределителей (рис.3.2 ж,з) 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 двух- и трехпозиционные аппараты стандартного исполнения. Значительно реже встречаются четырех-, пяти- и более позиционные распределители (не стандартные).

Двухпозиционные распределители позволяют изменять направление движения исполнительных рабочих органов за счёт поочерёдного 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 (рис.3.З.б). Если же требуется останавливать рабочий орган в промежуточных положениях за счёт переключения распределителя, то для этого можно применять два двухпозиционных распределителя отдельно для управления каналами А и В (рис.3.3 в). Чаще же для этого используют трёхпозиционные распределители (рис.3.3 д), отличающиеся от двухпозиционных тем, что золотник может устанавливаться между двумя крайними положениями ещё и в среднее положение, которое принимают за исходное.

По виду присоединения различают резьбовое (трубное) и стыковое 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,У- входные отверстия управления (подвод управления);

L - дренажное отверстие;

М - отверстие для подключения манометра.

По виду управления перемещением запорного элемента различают распределители с ручным управлением (от рукоятки иди поворотной 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.

Рис.3.2. Условные обозначения гидравлических распределителей

По способу установки золотника в позицию различают исполнения 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 одноступенчатый, двухступенчатые и т.д.

Рис.3.3. Схема применения распределителей

Условное графическое обозначение распределителей и других аппаратов устанавливал ГОСТ 2.871-68, сейчас ГОСТ 2.780-96, ГОСТ 2.781-96, ГОСТ 2.782-96. В условном обозначении указываются следующие элементы: позиции запорного элемента; внешние линии связи, подводимые к распределителю; проходы (каналы) и элементы управления. 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, подключённых к распределителю. Проходы (каналы) изображают линиями со стрелками, показывающими направления потоков рабочей среды в каждой позиции, места соединений проходов выделяют точками; закрытый проход изображают тупиковой линией с поперечной чёрточкой. Распределители в принципиальных гидросхемах изображают в исходной позиции. Все гидролинии, подключённые к распределителю, указывают только в исходной (нейтральной) позиции. Виды управления распределителями указывают соответствующими знаками, примыкающими к торцам распределителя (рис.3.2). Вспомогательные распределители, управляющие основными в двухступенчатых распределителях, выполняют меньших размеров.

Правило чтения условного графического обозначения распределителя: чтобы представить принцип работы распределителя в рабочей 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 движением 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 знаменателе -

Число 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 паспортах 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 особенностью 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 счёт износа плунжерных элементов происходит увеличение утечек, уменьшение объёмного КПД, а также сложность изготовления высокоточных каналов под затворы малых диаметральных размеров. Кроме того, указанные распределители чувствительны к наличию в рабочей жидкости твёрдых загрязнителей и к температурному состоянию своих элементов. Их внезапные отказы могут наступать в случаях скопления загрязнителей в зазорах плунжерных пар или за счёт температурного или иного нарушения величины зазора.

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

Рассмотрим принцип работы и устройство некоторых из них.

3.2.2. Устройство и принцип работы гидрораспределителя типа ВЕ6 с электромагнитным управлением

Базовой деталью распределителя (рис.3.4) является чугунный корпус I, в котором литьём выполнены основные каналы: подвода рабочей жидкости - Р, цилиндровые отводы - А и В, слив - Т. Корпус выполнен пятикамерным, сливные полости внутри объединены 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 двух- и трехпозитионными. Трехпоэиционные распределители имеют три рабочие позиции, золотник устанавливается висходную (среднюю - 0) позицию после снятия управляющего усилия за счет центрирующих пружин 5, 6.

Рис.3.4.Гидрораспределитель ВЕ6 с электромагнитным управлением

Двухпозиционные распределители, имеющие две рабочие позиции, могут быть выполнены с одним электромагнитом или с двумя. В первом случае золотник устанавливается в исходную (крайнюю) позицию пружиной - пружинный возврат, во втором случае (исполнение 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 напереключение распределителя осуществляется по­дачей электрического сигнала (постоянный ми переменный ток), который подводится через штепсельный разъем 7 на обмотку катуш­ки 8, установленной на втулке. Под действием магнитного поля сердечник (якорь) перемещает золотник 2вправо. Электромагниты выполнены в основном толкающего типа.

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

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

Гидрораспределитель типа ПГ72-3 с гидравлическим управле­нием (рис.3.5) 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 поло­жение; 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.

Рис.3.5. Гидрораспределитель типа ПГ 72-3 с гидравлическим управлением

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.

3.2.4. Устройство и принцип работы гидравлического распределителя типа ПГ 73-2 с электрогидравлическим управлением

Гидрораспределитель с электрогидравлическик управлением ПГ 73-2 представляет собой комбинацию управляющего распреде­лителя (пилота) с электромагнитным управлением и управляемого им основного распределителя, который аналогичен по принципу работы распределителю ПГ 72-3.

Трехпозиционный распределитель с злектрогидравлическим управлением (рис.3.6) 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 осуществляет­ся 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,

Рис.3.6. Трёхпоиционный гидрораспределитель типа ПГ 73-2 с электрогидравлическим управлением

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 (рис. 3.7 а) 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.

Рис.3.7. Двухступенчатый двухпозиционный гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением (а) и его условное обозначение (б)

3.3. Гидрозамки

3.3.1. Назначение и основные типы гидрозамков

Гидрозамком называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для запирания рабочей жидкости в одном направлении и пропускания её в обратном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия - для пропускания потока в обоих направлениях. Гидрозамки ещё называют управляемыми обратными клапанами.

Гидрозамки широко применяют в гидроприводах как средство защиты при автоматическом запирании рабочей жидкости в полостях 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.

3.3.2. Устройство и принцип работы гидрозамка типа КУ

Конструкция одностороннего гидрозамка типа КУ показана на рис.3.8 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 жёстко соединён 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, соединённую наклонным каналом с полостью А, и полость X гидрав­лического управления.

Схема включения одностороннего гидрозамка в гидросистему с направляющим распределителем РН и гидроцилиндром одностороннего действия Ц представлена на рис. З.8 б.

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

Рис.3.8. Гидрозамки:

а) конструкции односторонних гидрозамков типа КУ;

б) схема включения одностороннего гидрозамка;

в) схема включения двухстороннего гидрозамка

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 давления жидкости, поступающей в полость Б через полость А. В результате поршневая полость гидроцилиндра Ц оказывается запертой, а его поршень застопорен в заданном положении. При режиме подъёма поршня включается электромагнит ЭМ1, запорно-регулирующий элемент распределителя РН занимает позицию а. При этом полость РТ гидрозамка соединяется с напорной линией гидросистемы. Клапан 3, преодолевая усилие пружины 5, под действием 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 управлением. 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 пружины 5 и давление жидкости в полости Б, перемещается вправо. При этом толкатель поршня 2 открывает клапан 3, обеспечивая пропускание рабочей жидкости в обратном направлении из поршневой 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 случае прекращения подачи РЖ применяют двусторонние гидрозамки с двумя запорно-регулирующими элементами. Схема подключения двустороннего гидрозамка приведена на рис.3.8 в.

При подаче РЖ в правую полость гидрозамка плавающий поршенёк 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 гидроцилиндра. 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.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторные работы по дисциплине "Гидравлика, гидропневмопривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования" проводятся в специализированной лаборатории кафедры "Металлорежущие станки и инструменты". На занятиях подгруппа студентов делится на бригады (не более 4-5 человек), выполняющие каждая свою лабораторную работу, по указанию преподавателя.

Изучение гидравлической аппаратуры, предусмотренной лабораторной работой, производится на реальных образцах гидроаппаратов с использованием схем и их описаний, представленных в данном методическом пособии.

По каждой лабораторной работе студентом составляется отчёт. Он должен содержать по каждому изучаемому в процессе работы гидроаппарату следующие сведения: назначение, условное обозначение и возможные схемы подключения.

Защита лабораторных работ производится в индивидуальном порядке с представлением отчёта. При этом студент должен знать не только материал, представленный в данном методическом пособии по защищаемой работе, но и сведения из лекционного курса.

Отчёты по лабораторным работам, после зашиты лабораторных работ, возвращаются студентам и используются ими при подготовке к экзамену.

К экзамену по дисциплине "Гидропневмопривод и технологического оборудования" допускаются студенты, защитившие все лабораторные работы.

Дата добавления: 2015-10-21