Крановые (пробковые) гидрораспределители

В крановых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости достигается поворотом пробки, имеющей плоско-цилиндрическую, сферическую или коническую форму.

Они бывают двух, трёх и многопозиционные.

Герметичность кранового гидрораспределителя (рис.4.23) достигается путем притирки пробки к корпусу крана. В многопозиционных гидрораспределителях положение пробки фиксируется. Зазор между пробкой и корпусом принимаем равным 0.01…0.02 мм.

 

Рис.4.23 Крановый распределитель

 

Недостатком пробкового гидрораспределителя является то, что вследствие износа пробки и корпуса зазор между ними, а вследствие чего и утечки жидкости увеличиваются.

Для устранения этого недостатка используют гидрораспределитель с конической пробкой.

Иногда эти распределители используются в качестве основных, но в большинстве случаев в качестве вспомогательных в золотниковых гидрораспределителях с гидравлическим управлением.

Гидроклапаны

Гидроклапаны, так же как и гидрораспределители, объединяются общим названием – гидроаппаратура. Сама по себе гидроаппаратура предназначена для регулирования скорости движения силового органа (выходного звена), поддержания заданного давления в гидросистеме и выходных звеньях при различных режимах работы гидропривода. Гидроаппаратура бывает регулирующая и направляющая, а по принципу своего действия подразделяется на гидроклапаны и гидроаппаратуру неклапанного действия.

Гидроклапаном называется гидроаппарат, у которого величина открытия рабочего проходного сечения изменяется от воздействия проходящего через него потока рабочей жидкости. Гидроаппарат, величина открытия сечения которого не зависит от потока рабочей жидкости – называется гидроаппаратом неклапанного действия.

По функциональным признакам, т.е. по назначению, которое клапаны выполняют в гидросистеме, различают гидроклапаны:

1) давления (напорные, редукционные, разности давлений) – предохраняют гидросистему от чрезмерных давлений, поддерживают давление постоянным и т.п.

2) управляющие потоком рабочей жидкости (делители и сумматоры потоков, обратные клапаны, ограничители расхода, гидрозамки) – поддерживают заданное соотношение расходов в двух или нескольких параллельных потоках, пропускают рабочую жидкость в двух или нескольких направлениях и т.п.

3) обеспечивающие нужную последовательность включения в работу исполнительных органов (клапаны последовательности, выдержки времени).

По характеру воздействия потока на запорно-регулирующий элемент гидроклапаны делятся на клапаны прямого действия (непосредственное действие рабочей жидкости) и непрямого действия (поток действует на вспомогательный элемент, а тот, в свою очередь, на запорно-регулирующий элемент клапана).

 

Напорные гидроклапаны

Предназначены для ограничения давления в подводимых к ним потоках рабочей жидкости. Служат как предохранительные гидроклапаны системы от давления, превышающего установленное. Работают они постоянно или эпизодически (только в момент повышения давления).

При постоянной работе напорные клапаны перепускают рабочую жидкость на слив, поддерживая тем самым в гидросистеме постоянное давление.

По конструкции запорно-регулирующего элемента подразделяются на: шариковые, конические и золотниковые.

Рассмотрим принципиальные схемы напорных клапанов прямого действия.

 

1 – корпус;

2 – отверстие;

3 – регулировочный винт;

4 – пружина;

5 – запорно-регулировочный

элемент (шарик);

6 – отверстие.

 

Рис. 4.24 Шариковый гидроклапан

 

При установке клапанов гидросистемы пружина 4 затягивается с помощью винта 3 так, чтобы создаваемое ею давление было на 10-20% больше рабочего давления. Как только давление в гидросистеме окажется выше требуемого, шарик 5 поднимется вверх, сожмёт пружину 4 и жидкость через отверстие 6 сбрасывается в сливную линию. При уменьшении рабочего давления в гидросистеме пружина 4 прижимает шарик 5 и снова восстанавливается заданное давление.

Недостатком шарикового гидроклапана является вибрация шарика при сбросе давления. Чтобы устранить этот недостаток применяют специальные демпферные устройства.

Шариковые гидроклапаны имеют простое устройство, мало чувствительны к загрязнению, поэтому они широко применяются в гидроприводах для невысоких давлений, малых расходов и в гидросистемах, где гидроклапан редко срсбатывает.

Устройство конусного гидроклапана (рис. 4.25) аналогично устройству шарикового клапана, отличие в том, что вместо шарика в качестве запорно-регулировочного элемента используется конус.

Рис. 4.25 Конусный гидроклапан

Рис.4.26 Тарельчатый гидроклапан

4) Плунжерный гидроклапан выполнен по типу гидрораспределителя. Усилие создается пружинами. В схемах гидропривода напорные клапаны изображаются следующим образом (рис. 4.27)

Рис.4.27 Условное обозначение напорных гидроклапанов

 

Редукционные гидроклапаны

Редукционными называются гидроклапаны давления, предназначенные для поддержания в отводимом от них потоке рабочей жидкости более низкого давления, чем давление в подводимом к клапанам потоке.

В гидроприводе используются два типа редукционных клапанов:

1) Клапаны, обеспечивающие только установленное соотношение между давлениями на входе и выходе из клапана;

2) Поддерживающие постоянное редуцированное давление в ответвлении от напорной линии на заданном уровне, независи- мо от колебания давления в подводимом и от- водимом потоках рабочей жидкости.

 

Рис. 4.28 Редукционный клапан первого типа

1 – корпус; 2 – запорно-регулирующий элемент – дифференциальный плунжер; 3 – пружина; 4 – винт; 5 – отверстие, соединенное с гидролинией высокого давления; 6 – отверстие, соединенное с гидролинией низкого давления.

Рассмотрим редукционный клапан первого типа (рис. 4.28).

В исходном положении вход 5 отделен от выхода 6.

При повышении давления Р₁ плунжер 2 поднимается и ГЛ высокого давления соединяется с ГЛ низкого давления.

Редуцированное давление определяется по следующей формуле:

, (4.35)

где Р₁ – давление на входе; Р_пр – начальная сила натяжения пружины клапана;

с – жесткость пружины; х – осевое смещение клапана.

Рис. 4.29 Условное обозначение редукционных гидроклапанов

Обратные гидроклапаны

Обратным гидроклапаном называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания рабочей жидкости только в одном направлении. Так же как и напорные гидроклапаны они могут иметь шариковый, конусный, тарельчатый или плунжерный запорно-регулирующий элемент.

Основное требование к обратным клапанам – герметичность. Поэтому они могут иметь один и более запорных элементов. Наиболее герметичны конусные и плунжерные обратные гидроклапаны.

В схеме гидропривода они обозначаются (рис.4.30):

 

 

Рис.4.30

Ограничители расхода

Ограничитель расхода – это клапан, предназначенный для ограничения расхода в гидросистеме.

В схеме гидропривода обозначается (рис.4.31):

 

Рис.4.31

Делители потока

Делители потока служат для деления одного потока рабочей жидкости на два и более равных потоков независимо от величины противодавления в каждом из них.

Условное обозначение делителей потока представлено на рис.4.32.

Рис. 4.32

 

Делители потока работают на чистых минеральных маслах с температурой от 10 до 50 и с кинематической вязкостью от 10 до 400 .

Технические характеристики некоторых делителей потока представлены в .

 

Дроссели

Дроссель представляет собой местное гидравлическое сопротивление, устанавливаемое на пути течения жидкости для регулирования её расхода или создания сопротивления.

В гидроприводах они применяются главным образом для регулирования скорости выходного звена гидродвигателей прямолинейного движения (силовые гидроцилиндры) или числа оборотов вала гидромоторов.

Дроссельное регулирование основано на превращении части энергии в тепло. Поэтому этот вид регулирования применяется в системах небольшой мощности (до 5 л.с.). Это обусловлено невозможностью повышения температуры рабочей жидкости (так как изменятся плотность, вязкость и другие свойства).

По принципу действия различают дроссели:

– вязкостного сопротивления, потеря напора в котором определяется преимущественно вязкостным сопротивлением потоку жидкости в длинном дроссельном канале, такие дроссели получили название линейных;

– инерционного сопротивления с малой длиной канала, потеря напора в котором определяется в основном инерционными силами, они называются нелинейными дросселями.

Первый тип дросселей характеризуется большой длиной и малым сечением дроссельного канала. Ввиду этого потери напора в них обусловлены трением при ламинарном течении, т.е. при небольших числах Рейнольдса.

В качестве примера линейного дросселя рассмотрим канавочный дроссель (рис. 4.33)

Рис.4.33 Канавочный дроссель

1 – корпус; 2 – винт; 3,4 – окна подвода и отвода рабочей жидкости

 

Жидкость движется по винтовой прямоугольной канавке, длину которой можно изменять поворотом винта. Чем меньше длина пути, чем больше расход жидкости через дроссель и наоборот.

Площадь живого сечения и длину канала устанавливают в зависимости от требуемого перепада давлений и исключения засоряемости канала механическими примесями.

Расход жидкости через дроссель зависит от давления перед дросселем, т.е.:

, (4.35)

где k ₁ – коэффициент, зависящий от конструкции дросселя.

Т.к. вязкость рабочих жидкостей изменяется в зависимости от температуры, эти дроссели имеют нестабильную расходную характеристику и их применение ограничено.

В дросселях второго типа изменение давления происходит практически пропорционально квадрату скорости потока жидкости, ввиду чего такой дроссель называется квадратичным. Его характеристика практически не зависит от вязкости.

Изменение перепада давления, а, следовательно, и изменение расхода жидкости через дроссель достигается изменением площади проходного сечения или числа местных сопротивлений.

Наиболее распространённым дросселем этого типа является поворотный кран (рис.4.34)

 

Изменение проходного сечения регулируется поворотом пробки с канавкой переменного сечения.

Недостатком является зависимость расхода масла от температур и возможность засорения проходного канала при малых его сечениях.

Рис.4.34

К дросселям второго типа относятся так же игольчатые дроссели (рис.4.35а), пластинчатые (рис.4.35б), щелевые (рис. 4.35в), пакетные и комбинированные.

 

 

Рис.4.35 а) Игольчатый дроссель б) пластинчатый дроссель

 

в) щелевой дроссель

 

Пакетный дроссель (устанавливается для достижения больших ) может быть выполнен в виде ряда последовательно установленных пластин (рис.4.35б). В них l должно быть не меньше (3…5) d, а d не более (0,4…0,5) d.

В нелинейных дросселях расход зависит от перепада давлений.

, (4.36)

где k ₂ – коэффициент зависящий от конструкции и степени открытия дросселя.

Расчёт дросселей производят по следующим формулам.

Расход жидкости через дроссель

, (4.37)

где w - площадь проходного сечения; DР – перепад давлений у дросселя; m - коэффициент расхода.

Для каналов с круглой формой поперечного сечения

, (4.38)

с прямоугольной формой

, (4.39)

где e - коэффициент сжатия струи; x - коэффициент местного сопротивления; l - коэффициент сопротивления трению; R – гидравлический радиус, м; - длина канала дросселя, м; d – диаметр канала, м.

При дроссельном регулировании гидропривода, дроссель может быть установлении на входе, на выходе, или на ответвлении от напорной гидролинии.

Условное обозначение дросселей представлено на рис.4.36

Рис.4.36