2 Устройство управления гидроприводами

Устройства управления гидроприводом предназначены для обеспечения его нормальной работы и по функциональному назначению разделяются на распределители, регуляторы расхода, регуляторы давления, а по принципу работы - на дроссельные и клапанные. Основным элементом всех устройств управления является запорно-регулирующий элемент - подвижная деталь, при перемещении которой частично или полностью перекрываются проходные сечения устройства. Основными рабочими параметрами устройств управления гидроприводами является расход Q, площадь сечения проходного канала S и перепад давления Δp. Форма связи между этими параметрами зависит от принципа работы устройства. Характерной особенности устройств дроссельного типа является независимость площади проходных каналов от препада давления, определяемого при максимальном расходе

Δp= ρ (1.1)

Для устройств клапанного типа площадь проходных сечений каналов не постоянно, а является функцией перепад давления

Δp= (1.2)

В парктических расчетах приведенные зависимости упрощаются и приобретают вид

S= Δρ (1.4)

Рис. 99. Расходная характеристика устройств управления

Коэффициент расхода принимается в пределах 0,6 - 0,7, а перепад давления не более 0,5% от максимального значения рабочего давления. Характеристика устройств управления, соответствующая приведенным зависимостям, представлена на рис.

К устройствам управления относятся: гидрораспределители, регуляторы давления (предохранительный, редукционный, переливной и другие клапаны), регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели и регуляторы потока, направляющие клапаны), гидравлические усилители.

Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.); уплотнители, обеспечивающие герметизацию гидросистемы; гидравлические реле давления; гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др.

Гидрораспределитель – это гидроаппарат, обеспечивающий изменение направления потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Гидравлический распределитель (гидрораспределитель) устройство, предназначенное для управления гидравлическими потоками в гидросистеме с помощью внешнего воздействия (сигнала). Гидрораспределитель управляет движением выходного звена гидродвигателя путём пере направления потоков рабочей жидкости. На следующем 1 рисунке показана простейшая гидросхема. В показанном положении распределителя (Р) жидкость от насоса (Н) к гидроцилиндру (Ц) не поступает, и идёт на слив в гидробак (Б) через предохранительный клапан (КП). Если оператор перемещает ручку гидрораспределителя таким образом, что запорно-регулирующий элемент смещается в положение 1, то рабочая жидкость поступает в поршневую полость гидроцилиндра и поршень движется вправо, а жидкость из штоковой полости гидроцилиндра идёт на слив (направления движения рабочей жидкости через распределитель указаны стрелками). Если оператор возвращает ручку гидрораспределителя в исходное положение, то поршень гидроцилиндра останавливается, и рабочая жидкость опять идёт на слив в бак. Чтобы поршень гидроцилиндра начал движение влево, оператору необходимо переместить ручку распределителя таким образом, чтобы запорно - регулирующий элемент сместился в положение 2.

Рис.1. Схема гидрораспределители

Гидрораспределители бывают направляющими и дросселирующими.

Направляющим называется гидрораспределитель, обеспечивающий перекрытие или изменение направления потока жидкости за счет полного открытия или полного перекрытия соответствующих проходных сечений.

Гидрораспределители подразделяются:

– по конструкции запорно-регулирующего элемента: золотниковые, крановые и клапанные;

– по числу внешних гидролиний: двухлинейные, трехлинейные и т.д.;

– по числу характерных позиций запорно-регулирующего элемента: двухпозиционные, трехпозиционные и т.д.;

– по виду управления: на распределители с ручным, механическим, электрическим, гидравлическим и комбинированным управлением;

– по числу запорно-регулирующих элементов: на одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.

В условном обозначении гидрораспределителя (рисунок 2.13) указывают число его позиций (I, II), внешние гидролинии (А, В, Р, Т), подводимые к распределителю, их соединение, а также способ управления.

Число позиций изображают соответствующим числом квадратов (прямоугольников). Проходы изображают прямыми линиями со стрелками, показывающими направление потоков рабочей жидкости в каждой позиции, а места соединений проходов выделяют точками; закрытый проход изображают тупиковой линией с поперечной черточкой. Внешние гидролинии подводят только к исходной позиции. Способ управления распределителем указывают знаками, примыкающими к торцам обозначения распределителя. Чтобы представить действие гидрораспределителя в некоторой рабочей позиции, необходимо мысленно передвинуть соответствующийэтой позиции квадрат обозначения на место квадрата исходной позиции, оставляя линии связи в прежнем положении. Тогда истинные направления потока рабочей жидкости укажут стрелки, имеющиеся в этом квадрате.

Условные обозначения гидрораспределителей.

Рис. 12. Условные обозначения гидрораспределителей

а – двухлинейный двухпозиционный (2/2) с ручным управлением;

б – двухлинейный двухпозиционный (2/2) с гидравлическим

управлением; в – трехлинейный двухпозиционный (3/2)

с управлением от кулачка; г – четырехлинейный трехпозиционный (4/3) с электромагнитным управлением

Основным недостатком гидрораспределителя с цилиндрическим золотником является наличие утечек жидкости через диаметральный зазор между корпусом (гильзой) и золотником.

Дросселирующие гидрораспределители

Дросселирующим называется гидрораспределитель, обеспечивающий изменение как направления движения жидкости в нескольких гидролиниях одновременно, так и расхода в них в соответствии с внешним управляющим воздействием. В отличие от направляющего гидрораспределителя запорно-регулирующий элемент дросселирующего гидрораспределителя может занимать бесконечное множество промежуточных рабочих положений. При этом он одновременно работает и как запорно - регулирующий элемент регулируемого гидродросселя, создавая сопротивление прохождению потока рабочей жидкости. Обычно площадь проходного сечения в дросселирующем гидрораспределителе зависит от величины управляющего сигнала.

Таким образом, дросселирующий гидрораспределитель является комбинацией направляющего гидрораспределителя и регулируемых гидродросселей с совмещенным управлением. На рисунке 2.15а показана конструктивная схема дросселирующего золотникового гидрораспределителя 4/3 с цилиндрическим золотником 2, положение которого относительно корпуса 1 может изменяться в зависимости от мощности электрического сигнала управления, поступающего на два электромагнита ЭМ1 и ЭМ2. В корпусе 1 распределителя имеются пять цилиндрических расточек с острыми кромками. Эти расточки внутренними каналами соединены по схеме: центральная - с напорной гидролинией Р, две крайние - со сливом Т. Две рабочие расточки А и В предназначены для подключения к распределителю потребителя жидкости, например гидроцилиндра. Золотник 2 имеет три цилиндрических пояска и расположен внутри корпуса 1 с радиальным зазором от 4 до 10 мкм. Рабочие проходные сечения (дросселирующие щели) в распределителе возникают (при осевом перемещении золотника) между кромками цилиндрических расточек корпуса 1 и кромками цилиндрических поясков золотника 2. При отсутствии сигнала на электромагнитах золотник 2 распределителя находится в исходной (нейтральной) позиции. При этом все проходные сечения в распределителе перекрыты.

При подаче управляющего сигнала на один из электромагнитов, например ЭМ1, золотник перемещается вправо в позицию I (рисунок 2.15б, в), и рабочая жидкость поступает из гидролинии Р в гидролинию А через дросселирующую щель 3, расход рабочей жидкости через которую зависит от мощности поданного управляющего сигнала.

Рисунок 2.15 Дросселирующий гидрораспределитель