5 Гідророзподільники

5.1 Загальні відомості

При експлуатації гідросистем виникає необхідність зміни напрямку потоку робочої рідини на окремих її ділянках із метою зміни напряму руху виконавчих механізмів машини, потребою забезпечувати необхідну послідовність включення в роботу цих механізмів, виконувати розвантаження насоса й гідросистеми від тиску тощо.

Ці й деякі інші функції можуть виконуватися спеціальними гідроапаратами – напрямними гідророзподільниками.

Гідророзподільником називається спрямовувальний гідроапарат, призначений для керування пуском, зупиненням та напрямком потоку робочого середовища у двох чи більше гідропроводах залежно від зовнішньої керувальної дії.

При виготовленні гідророзподільників у якості конструктивних матеріалів застосовують сталеве лиття, модифікований чавун, високо- і низьковуглецеві марки сталей, бронзу. Для захисту окремих елементів розподільників від абразивного зношування поверхні ковзання цементують, азотують і т.п.

Розміри й маса гідророзподільників залежать від витрати рідини через них, зі збільшенням якої вони підвищуються.

За способом приєднання до гідросистеми гідророзподільники виготовляють у трьох виконаннях: різьбового, фланцевого й стикового приєднання. Вибір способу приєднання залежить від призначення гідророзподільника та витрати через нього робочої рідини.

За конструкцією запірно-регулювального елемента гідророзподільники поділяються таким чином:

Золотникові (запірно-регулювальним елементом є золотник циліндричної або плоскої форми). У золотникових гідророзподільниках зміна напрямку потоку робочої рідини здійснюється шляхом осьового переміщення запірно-регулювального елемента.

Кранові (запірно-регулювальним елементом служить кран). У цих гідророзподільниках зміна напрямку потоку робочої рідини досягається поворотом пробки крана, що має плоску, циліндричну, конічну або сферичну форму.

Клапанні (запірно-регулювальним елементом є клапан). У клапанних розподільниках зміна напрямку потоку робочої рідини здійснюється шляхом послідовного відкриття та закриття робочих прохідних перетинів клапанами (кульковими, тарілчастими, конусними й т.д.) різної конструкції.

За кількістю фіксованих положень золотника гідророзподільники поділяються на одно-, дво-, трипозиційні.

За керуванням серед гідророзподільників розрізняють гідроапарати з ручним, електромагнітним, гідравлічним або електрогідравлічним керуванням. Кранові гідророзподільники використовуються найчастіше в якості допоміжних у золотникових розподільниках із гідравлічним керуванням.

5.2 Золотникові гідророзподільники

Запірно-регулювальним елементом золотникових гідро-розподільників є циліндричний золотник 1, що залежно від кількості каналів (підведень) 3 у корпусі 2 може мати один, два й більше пасків (рисунок 5.1, а). На схемах гідророзподільники позначаються у вигляді рухливого елемента, на якому вказуються лінії зв’язку, проходи й елементи керування. Робочу позицію рухливого елемента зображують квадратом (прямокутником), кількість позицій відповідає кількості квадратів (рисунок 5.1, б).

Рисунок 5.1 – Схема (а) і позначення (б) гідророзподільника

Розглянемо принцип роботи розподільника (рисунок 5.2). У першій позиції всі лінії А, В , Р і Т, що підходять до розподільника, роз’єднані, тобто перекриті (рисунок 5.2, а). При зсуві золотника ліворуч розподільник переходить у другу позицію, у якій попарно з’єднані лінії Р та А, В і Т (рисунок 5.2, б). При зсуві золотника праворуч – у третю, де з’єднуються лінії Р та В, А і Т (рисунок 5.2, в). Такий розподільник часто називають реверсивним, тому що він використовується для зупинки й зміни напряму руху виконавчих органів.

Залежно від кількості підведень (ліній, ходів) розподільники можуть бути двоходові (дволінійні); триходові (трилінійні), чотири- і багатоходові. Відповідно до цього в позначеннях гідророзподільників перша цифра вказує на кількість підведень. Наприклад, із позначення гідророзподільника "4/2" можна зрозуміти, що він має 4 підведення, тобто він чотириходовий (чотирилінійний).

Друга цифра в позначенні означає кількість позицій. Те ж позначення розподільника "4/2" означає, що в нього дві позиції.

Рисунок 5.2 – Схема роботи золотникового гідророзподільника

Приклади позначення розподільників наведені на рисунку 5.3.

Рисунок 5.3 – Приклади позначення типів розподільників

Гідророзподільник із ручним керуванням 4/3 і його умовне позначення наведені на рисунку 5.4. Перемикання позицій розподільника здійснюється рукояткою 1, що за допомогою серги 2 шарнірно приєднується до золотника 10. З корпусом 6 рукоятка шарнірно з’єднана вушком 11. Для фіксації кожного положення золотника служить кульковий фіксатор 9, поміщений у задній кришці 8. Витоки рідини по золотнику з боку передньої кришки 3 виключаються манжетним ущільненням. Робоча рідина підводиться до отвору 5, а відводиться через отвір 4. Канал 7 дренажний служить для відведення витоків.

Рисунок 5.4 – Гідророзподільник із ручним керуванням

На рисунку 5.5 зображений гідророзподільник з електрогідравлічним керуванням та його умовне позначення. Він складається з основного гідророзподільника 2 з гідравлічним керуванням і допоміжного гідророзподільника 1 з електромагнітним керуванням. Основний гідророзподільник керує потоком робочої рідини гідросистеми, а допоміжний регулює потік керування. Такі гідророзподільники використовують у гідроприводах із дистанційним та автоматичним керуванням при великих витратах і високому тиску в гідросистемі, коли застосування гідророзподільників з електромагнітним керуванням неможливе.

Рисунок 5.5 – Гідророзподільник з електрогідравлічним керуванням і його умовне позначення

Залежно від кількості золотників гідророзподільники поділяють на розподільники з одним і декількома золотниками. В останньому випадку розподільники можуть бути моноблочними або секційними. Секції розподільника з’єднують між собою болтами. На рисунку 5.6 зображений моноблочний гідророзподільник.

Рисунок 5.6 – Загальний вигляд (а) і поздовжній розріз (б) моноблочного чотиризолотникового гідророзподільника

Золотники гідророзподільника можуть виготовлятися в трьох виконаннях (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7 – Конструктивні виконання золотників

Золотники з позитивним осьовим перекриттям (рисунок 5.7, а) мають ширину пасків b більшу, ніж ширину проточування c або діаметр робочих вікон у корпусі. При нейтральному положенні золотника такого гідророзподільника напірна гідролінія відділена від ліній, що з’єднують порожнини гідродвигуна й зливу. Величина перекриття П = (b – c) / 2 залежить від діаметра золотника: при d = 10...12 мм перекриття приймають рівним 1...2 мм; при d до 25 мм – 3...5 мм; при d до 50 мм – 6...8 мм. Золотники з позитивним осьовим перекриттям дозволяють фіксувати положення виконавчого механізму. Недоліком є наявність у них зони нечутливості, обумовленої величиною осьового перекриття: у межах цієї зони при переміщенні золотника витрата рідини через гідророзподільник дорівнює нулю, а виконавчий механізм не рухається, незважаючи на сигнал керування, що подається до золотника.

Золотники з нульовим осьовим перекриттям (рисунок 5.7, б) мають ширину паска b, рівну ширині проточування c або діаметру робочих вікон, а осьове перекриття П = 0. Такі золотники не мають зони нечутливості й щонайкраще задовольняють вимоги відстежувальних гідросистем. Золотники з нульовим перекриттям використовуються у гідравлічних відстежувальних системах копіювальних верстатів, у яких необхідно забезпечувати високу точність стеження. Однак виготовлення таких золотників пов’язане зі значними технологічними труднощами.

Золотники з негативним осьовим перекриттям (рисунок 5.7, в), у яких b < c; при нейтральному положенні їхня напірна гідролінія з’єднана зі зливом і з обома порожнинами гідродвигуна. При цьому рідина через зазори безупинно надходить на злив, а в обох порожнинах гідродвигуна встановлюється однаковий тиск. У гідророзподільниках із таким золотником зона нечутливості зводиться до мінімуму, але через злив робочої рідини частина потужності втрачається. Крім цього, гідросистема з таким золотником буде мати меншу жорсткість, тому що внаслідок перетікання рідини через початкові зазори в золотнику буде відбуватися переміщення виконавчого механізму при зміні навантаження, що долається.