Условное обозначение распределителей

 

При изображении распределителя на гидравлических схемах (схемах соединений) необходимо исходить из положений ГОСТ 2.781-68 и стандарта DIN ISO 1219. В соответствии с ними (рис. 9.24):

· каждую позицию золотника изображают отдельным квадратом. Число квадратов указывает число позиций золотника; стрелки в квадратах указывают направление течения жидкости внутри распределителя, линии в квадратах показывают связь между входными и выходными каналами распределителя при разных позициях золотника; линии в квадратах носят название проходов;

· в условное обозначение включается также условное обозначение типа управления и центрирующие пружины;

· позиции золотника (соответственно позиции распределителя) имеют свое название: правая рабочая, левая рабочая, исходная (нейтральная);

· для обозначения входов и выходов на корпусе распределителя, как правило, пользуются буквами Р, Т, А, В, и L. На схемах условные обозначения относятся к нейтральной позиции золотника;

· канал для отвода утечек жидкости изображают пунктирной линией и обозначают на схемах буквой L;

· иногда позициям золотника присваивают буквенные обозначения (а, в, …), а нейтральную позицию золотника обозначают нулем.

 

Рис. 9.24. Структура условного изображения распределителей:

а – однопозиционный; б – двухпозиционный; в - многопозиционный; г - трехпозиционный с пропорциональным управлением; д – обозначение электромагнитного управления; е – условное обозначение центрирования золотника пружинами; ж – пропорции в условных обозначениях распределителей.

1 – правая рабочая позиция; 2 – нейтральная (исходная позиция); 3 – левая рабочая позиция; 4 – трубопроводы подвода отвода жидкости; 5 – проходы; 6 – трубопроводы для гидродвигателя; 7– знак соединеия выходов распределителя; 8 – знак, обозначающий запертый вход распределителя

 

Рис. 9.25 иллюстрирует переход от реального распредедителя к его условному изображению. При числе позиций распределителя больше двух нейтральной является такая позиция, которую распределитель имеет после снятия управляющего сигнала. В тех случаях, когда у распределителя две позиции, термин «нейтральная позиция» относится к тому состоянию, которое он имеет в исходном состоянии гидросистемы (стандарт ISO).

Рис. 9.25. Переход от конструкции распределителя к его условному обозначению

 

Замечание: следует иметь в виду, что в случае заклинивания золотника в корпусе в момент включения электромагнита или одновременного срабатывания 2-х электромагнитов одного и того же распределителя электромагнит переменного тока сгорит, постоянного тока – нет. В то же время максимальное мгновенное значение усилия, развиваемого электромагнитом переменного тока на 20%...30% выше среднего значения тягового усилия электромагнита постоянного тока. Тяговое усилие электромагнитов постоянного тока постоянно.

 

Запорные клапана

С помощью запорных клапанов осуществляется блокировка потока рабочей жидкости в одном направлении и обеспечивается ее свободное течение в противопоположном направлении. Для обеспечения герметичности такие клапана всегда изготовляют седельными. В группу запорных клапанов входят:

· обратные клапана;

· гидрозамки.

 

Обратные клапана

 

На рис. 9.26 представлена схема и условное обозначение обратного клапана. Запирающий элемент прижимается пружиной к седлу, закрывая проход жидкости. Наличие давления в полости действия пружины усилиивает эффект запирания. При поступлении жидкости с другой стороны запирающий элемент отжимается от седла и жидкость свободно проходит через обратный клапан. Обратные клапана обеспечивают проход жидкости только в одном направлении.

 

Рис. 9.26. Схема и условное обозначение обратного клапана

 

Часто обратный клапан установливается в напорной линии на выходе из насоса (рис. 9.27). Во-первых, он защищает насос от пиковых давлений, которые могут возникнуть в силу разных обстоятельств в полости гидродвигателя; во-вторых, при остановке электродвигателя жидкость окажется запертой в полостях (камерах) гидродвигателя, что исключает его самопроизвольное движение. Они используются для совместной работы с дросселем, для обеспечения поочередной работы двух насосов. Для исключения срыва работы насоса при установке фильтра во всасывающей линии параллельно фильтру ставят обратный клапан с усиленной пружиной (рис. 9.28). При некотором предельном уровне засоренности фильтра обратный клапан открывается для прохода жидкости к насосу, тем самым во всасывающем патрубке поддерживается допустимый для бескавитационной работы насоса уровень давления.

 

Рис. 9.27. Защита насоса от перегрузки

     

 

Рис. 9. 28. Защита насоса от                           Рис. 9.29. Создание подпора в

кавитации сливной линии                            кавитации сливной линии

 

 

Обратный клапан с усиленной пружиной применяют для создания подпора в сливной линии гидропривода (рис. 9.29) В данном случае обратный клапан с усиленной пружиной 4, кроме подпора позволяет разделить поток жидкости на две части.

Другой обратный клапан в этой схеме (поз. 1) блокирует возможность вращения гидромотора против часовой стрелки.

Гидрозамок

Гидрозамок – это управляемый обратный клапан. На рис. 9.30 представлена схема работы гидрозамка, поясняющая работу гидрозамка, и его условное обозначение. Жидкость свободно проходит из канала А в канал B, отжимая запирающий элемент от седла. Проход жидкости из канала B в канал А возможен только при наличии сигнала управления X, действующего на поршень толкателя. Чаще всего гидрозамки применяют в грузоподемных механизмах как средство против самопроизвольного опускания груза. Чтобы обеспечить надежную работу гидрозамка площадь поршня, на торец которого действует сигнала управления Х,должна быть больше эффективной площади запорного элемента. Отношение этих площадей делают приблизительно 5:1.. На рис. 9.31 показан один из вариантов управления гидрозамком с помощью распределителя 3/2. В исходном состоянии распределителя 3/2 проход жидкости через гидрозамок невозможен из-за отсутствия сигнала управления Х. При переводе золотника распределителя 3/2 в левую рабочую позицию в канале Х гидрозамка появится давление. Запирающий элемент отойдет от седла, открывая проход жидкости из бесштоковой полости гидроцилиндра через распределитель 4/2 в бак – груз начнет опускаться. При опускании груз может быть остановлен в любой момент путем возврата распределителя 3/2 в исходную позицию.

 

 

Рис. 9.30. Схема и условное обозначение управляемого обратного клапана (гидрозамка)

 

 

Рис. 9.31. Схема управления работой гидрозамка

 

Быстродействие гидрозамка зависит от схемного исполнения распределителя, подающего сигнал управления Х. На рис. 9.32 приведены две гидросхемы, включающие двухсторонний гидрозамок. Отличие схем состоит в использовании разных схемных исполнений силовых распределителей. На схеме рис. 9.32, а распределитель в нейтральной позиции запирает линию слива гидродвигателя. Управляющий сигнал Х будет действовать на поршень гидрозамка до тех пор, пока за счет утечек давление в линии Х не упадет и пружина гидрозамка сможет преодолеть силу давлния на поршень запирающего элемент и прижать его к седлу. Груз за это время может опуститься вниз за счет утечки жидкости из бесштоковой полости цилиндра. На схеме рис. 9.32, б гидрозамок запирает проход жидкости из штоковой полости цилиндра сразу же после перевода золотника распределителя в нейтральную позицию, т.к. линия управления в этом случае замыкается на гидробак. Посредством двухсторннего гидрозамка можно надежно зафиксировать груз даже при наличии внутренних утечек жидкости через поршень цилиндра. Но это возможно только при неподвижном цилиндре. Для подвесного цилиндра и цилиндра с двухсторонним штоком такое фиксирование невозможно. На рис. 9.33 приведены конструкции гидрозамков.

 

               

 

  а)                                                         б)

Рис. 9.32. Использование распределителей 4/3 для управления гидрозамком

 

а

 

б

Рис. 9.33. Конструкция гидрозамков:

а – простой гидрозамок; б – сдвоенный гидрозамок;

1 – корпус; 2 – обратный клапан; 3 – поршень

 

РЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ

Клапаны давления

Данный вид гидроаппаратов предназначен для регулиования в гидроприводе давления и расхода жидкости, поступающей в гидродвигатель. К регулирующим гидроапаратам относятся:

· клапаны давления;

· регуляторы расхода;

· дросселирующие распределители.

Дросселирующий распределители зто такие распределители, которые способны не только изменять направление потока жидкости, но одновременно регулировать его в зависимости от внешнего управляющего сигнала (распределители следящих систем, распределители с пропорциальным управлением).

Клапаны давления в зависимости от исполняемой ими функции делятся на три вида:

· клапана редукционные (регуляторы давления);

· редукционные клапана;

· клапаны разности давлений.

Клапанаредкционные предназначены для настройки и ограничения давления в напорной линии гидропривода, защиты насоса от перегрузки и выполнять другие функции – см. рис. 10.5. Давление для потребителя снимается со входа напорного клапана.

Редукционные клапана предназначены для поддержания давления на выходе клапана стабильного более низкого давления, чем давление на входе.

Клапаны разности давлений применяют для поддержания заданной разности давлений в напорной и сливной ветвях, для дистанционного управления потоком жидкости и для различных блокировок.

 

Клапан предохранительный

 

Клапана предохранительные могут быть и клапанного, и золотникового исполнения. На рис. 10.1 представлена схема, поясняющая работу предохранительного клапана, и его условное обозначение. В исходном состояни запирающий элемент клапана в виде конуса под действием пружины, сила сжатия которой регулируется, закрывает проход жидкости из нагнетательной линии в сливную линию. Со стороны напорной линии на эффективную площадь запирающего элемента (площадь, которая подвергается действию давления) будет действовать сила:

 

R = p f,

где p – давление на конус со стороны линии напора;

  f – эффективная площадь.

 

Рис. 10.1. Схема клапана ограничения давления

 

С другой стороны этой силе противостоит сила сжатой пружины Р_ПР. При превышении давления в напорной линии свыше некоторой величины усилие на запирающий элемент, вызванное этим давлением, превысит усилие пружины, прижимающей запирающий элемент к седлу.Запирающий элемент отойдет от седла и часть подачи насоса сольется в бак. Так как жидкость при этом дросселируется, то на входе в клапан мы будем постоянное по величине давление p, меньшее чем давление на выходе насосана величину гидравлических потерь в клапане. На выходе клапана будет действовать давление р₁. Баланс сил, действующих на запирающий элемент, будет иметь следующий вид:

 

,                                (10.1)

 

где f ₂ – эффективная площадь запирающего элемента с тыльной стороны.

 

Из этого следует, что давление на входе в клапан определяеться не только силой пружины, действующей на запирающий элемент. Поэтому стремятся к тому, чтобы запирающий элемент в клапане был статически уравновешен.

При некотором значении давления на входе клапана он откроется настолько, что вся подача насоса уйдет в бак (функция предохранения).

На рис. 10.2 представлена конструктивная схема клапана опредохранительного и его условное обозначение. Работа клапана происходит следующим образом. Жидкость из напорной линии подается к отверстию P клапана и далее по двум каналам в корпусе жидкость подводится к торцу золотника. Один из каналов оснащен обратным клапаном 5, другой канал содержит содержит демпфер 6 в виде отверстия малого сечения. Наличие двух каналов (они реализуют обратную связь по давлению), подающих жидкость к торцу золотника, увеличивает быстродействие клапана и, тем самым, снижает пик давления в гидросистеме перед его открытием. Это важно и при закрытии клапана. В случае падения давления пружина начнет перемещать запирающий элемент к седлу, одновременно вытесняя жидкость из каналов обратной связи. Один из каналов будет заперт обратным клапаном практически мгновенно. Наличие демпфирующего отверстия в другом канале сделает закрытие гидроаппарата относительно медленным, спокойным, исключающим скачок давления и возможность возникновения автоколебаний запирающего элемента или гидроудара.

 

 

Рис. 10.2. Конструктивная схема клапана предохранительного
и его условное обозначение:
1 – корпус; 2– золотник; 3 – пружина; 4 – винт; 5 – обратный клапан; 6 – дроссель

 

В некоторых типах клапанов с целью предотвращения колебаний давления вместо дросселейвстраивают демпфирующие поршни. На рис. 10.3 изображена типовая характеристика клапана предохранительного прямого действия.

 

 

Рис. 10.3. Характеристика предохранительного клапана прямого действия

 

Давление настройки клапана 5 МПа (50 бар), однако, как видно из графика, открытие клапана произошло при 4 МПа (40 бар). Это нужно иметь в виду при настройке клапанов в гидросистеме.

Клапаны предохранительные с внешним управлением применяются для сброса давления в случае аварийных ситуаций. Для этого предусмотрено отверстие для подачи внешнего управляющего сигнала Х (рис. 10.4).

 

Рис. 10.4. Клапан предохранительный с внешним управлением
и его условное обозначение

Клапаны предохранительные, кроме поддержания в гидросистеме постоянного давления по исполняемой в гидравлической схеме функции могут выступать, также, как:

· последовательного включения (клапаны последовательности);

· подпорные (поддерживающие);

· тормозные;

· отключающие.

Подпорный (поддерживающий) клапан давления противодействует силам инерции, возникающим за счет тянущей нагрузки (рис. 10.5)

Тормозной клапан предотвращает скачки давления в гидродвигателе, которые могут возникнуть под действием сил инерции нагрузки при внезапном закрытии распределителя (рис.10.6).

Клапан последовательности при превышении давления, на которое он настроен, открывает проход жидкости к новым потребителям энергии.

 

Рис 10.5. Функции, выполняемые предохранительным клапаном в гидросистеме

  

Отключающие клапаны давления в случае превышения давления переключают часть гидравлического контура на слив в гидробак. При этом отсечка напорной части гидросистемы от отключенного контура осуществляется с помощью обратного клапана. Иллюстрацией к сказанному является схема на рис. 10.7. Приведенная гидравлическая система использует два насоса: один низкого давления (Н1), другой – высокого давления (Н2). При достижении в линии нагнетания давления настройки напорного клапана 2 он откроет проход для разгрузки насоса Н1 на бак. Одновременно насос высокого давления Н 2 с помощью обратного клапана 6 блокирует работу насоса Н1 на линию нагнетания.

 

 

Рис. 10.6. Клапан предохранительный в функции тормозного клапана

 

 

 

Рис. 10.7. Работа предохранительного клапана в функции отключающего

 

Отечественные напорные клапана строятся по схеме аппарата, у которого две основные лини и две линии управления. Используя эти линии незазависимо, или соединяя их, можно получить дополнительно четыре исполнения напорного клапана для реализации различных функций в гидросистеме (рис. 10.8) При этом на торец золотника клапана с одной стороны действует давление одной управляющей линии, на другой торец золотника действует усилие регулируемой пружины или давление другой управляющей линии.

Регулируемый клапан разности давлений поддерживает заданную разность давлений в подводимом и отводимом потоках.

По исполнениюклапаны предохранительные могут быть прямого действия и непрямого действия. При небольших расходах жидкости и рабочих давлениях применяют клапаны прямого действия, когда давление жидкости действует на ЗРЭ (шарик, конус, тарельчатый профиль) напрямую.

При больших расходах и рабочем давления жидкости резко увеличивается размер пружины, поэтому в гидросистемах часто используют клапаны давления непрямого действия. Они наиболее совершенны по геометрическим размерам и техническим характеристикам.