авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 16 |

«ПРЕДИСЛОВИЕ Гидравлические и пневматические приводы являются важ нейшими элементами современных транспортно технологических машин и оборудования: автомобилей, подъемно ...»

-- [ Страница 5 ] --

Sp Sp 3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Пример. Рассчитать подводимую к гидроцилиндру мощность N при ус ловии, что нагрузка на его штоке Rн = 25 кН, скорость перемещения штока v = 12 см/с, площадь поршня S = 15 см2, сила трения в подвижных сочлене ниях Rтр = 1,2 кН, коэффициент перетечек через уплотнение поршня kут = = qут/Sр = 0,001 см/(Нмин).

Полезная мощность гидроцилиндра определится выражением 25 1 Nп 1 Rv 2 2 3,0 кВт.

Расчетная подача рабочей жидкости:

Qт = vS = 12 15 =180 (см3/с) = 10,8 л/мин.

Действительная подача определится с помощью зависимости Q = Q + qут, Rн 1 Rтр (25 1 1,2) где qут = kутSp;

pн 2 2 2 17,5 МПа.

15 4 S Отсюда находим утечку жидкости:

qут = 0,001 15 17,5102 = 26,25 см3/с.

Действительная подача рабочей жидкости в гидроцилиндр составит Q = 180 + 26,25 = 206,25 см3/с = 12,38 л/мин.

Подводимая к гидроцилиндру мощность (мощность потока рабочей жид кости):

Nп = Qp = 206,2510-6 17,5106 = 3609,4 Вт @ 3,61 кВт.

Расчет гидроцилиндров на прочность. Гидроцилиндры испытывают в процессе работы воздействие внутреннего давления рабочей жидкости и внеш ней нагрузки. Расчет цилиндров на прочность производится по отдельным элементам, основными из которых являются цилиндрический корпус и шток.

В первом приближении при расчете гидроцилиндров на прочность в боль шинстве случаев ограничиваются расчетом напряжений, возникающих от внутреннего давления рабочей жидкости, не рассматривая сложных напря жений от действия внешних сил, а также не учитывая прочих факторов (тем пературу и пр.) [1].

Отношение длины H хода поршня к диаметру D обычно выбирается H/D 15.

Для определения толщины d стенки тонкостенных цилиндров можно ис пользовать следующую формулу:

pmax n 1 2 Dн, 200m где Dн — наружный диаметр цилиндра;

s — напряжение материала;

pmax — максимальное давление;

n — запас прочности, в общем машиностроении при нимают n = 3,2;

m — коэффициент, для цельнотянутых труб m = 1.

Величина приближенно соответствует периферийному допустимому n напряжению sпер. С учетом этого последнее уравнение упрощается и прини мает вид 150 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН pmax 1 2 Dн.

2003пер Принимая во внимание, что отношение наружного Dн к внутреннему D диаметру Dн/D для тонкостенных цилиндров составляет обычно 1,1...1,2, часто расчеты производят, исходя из внутреннего диаметра:

Dpmax Dpmax 12 или 1 2, 2003пер 2003доп где sдоп — допустимое напряжение материала стенки цилиндра.

Расчет цилиндров на устойчивость. Гидроцилиндры под действием дав ления рабочей жидкости или внешней осевой нагрузки работают на сжатие как балки переменного сечения, причем их прочность зависит от характера нагружения и вида заделки концов цилиндра. Наиболее распространенным на практике случаем является нагружение шарнирного закрепления цилин дра продольно сжимающей силой Р, направленной по оси цилиндра. При известном (критическом) значении этой силы может возникнуть прогиб ци линдра, который при дальнейшем увеличении нагрузки приводит к его раз рушению [1].

Расчет на продольный изгиб при длине L D производят по известной формуле Эйлера:

3EJ P4k, L где Р — разрушающая сжимающая нагрузка;

Е — модуль упругости мате риала;

для стали можно принять Е = 221010 Па;

L — общая длина цилиндра с выдвинутым штоком;

D и Dн — внутренний и наружный диаметры;

k — коэффициент, зависящий от способа заделки концов штока.

1 ( Dн 2 D4 ) J3.

В нашем случае, считая, что оба конца цилиндра заделаны на шарнирах, можно принять k = 1,0;

в случае, когда один конец заделан, а другой свобо ден (соответствует жесткому креплению цилиндра на станине), k = 2,0 [1].

При расчете напряжения в штоке на продольный изгиб его расчетную длину принимают равной 0,8 расстояния между буксами при полностью вы двинутом штоке [1].

Для расчета напряжения сжатия s коротких штоков, длина которых не превышает десяти диаметров, можно пользоваться формулой P 12, Sшт где Р — нагрузка на шток;

Sшт — площадь поперечного сечения штока.

Запас прочности для цилиндров, работающих при давлении до 30,0 МПа, принимают n = 3.

Толщину d стенки тонкостенного однослойного цилиндра можно также вычислить по формуле Ляме для расчета цилиндров, нагруженных внутрен ним давлением:

3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ 1 D 2 5 3 74 8 p 9 1, 3 74 p (3.76) 2  где D — внутренний диаметр цилиндра;

[s] — допускаемое напряжение для материала стенки цилиндра по окружности.

Под тонкостенным понимают цилиндр, минимальная толщина стенок которого составляет (для распространенных диаметров) не более 6...8 мм.

В общем случае тонкостенным считают цилиндр, у которого отношение на ружного к внутреннему радиусов стенок цилиндра Rн/R 1,2.

Формулу (3.76) применяют преимущественно для расчетов цилиндров из хрупких материалов (чугун и пр.). При расчете цилиндров из вязких мате риалов, например из стали и цветных металлов, следует пользоваться фор мулой D 5 374 8 p(1 9 2 ) 9 1, 374 9 p(1 9 2 )   где m — коэффициент Пуассона (для стали m = 0,3;

для латуни m = 0,35).

Толщину донышка цилиндра можно определять по формулам:

для плоского донышка P 3пл 4 0,405D ;

1 для сферического донышка рD 3сф 4.

Напряжение в стенке цилиндра можно определить по формуле 2 D2 1 D 2 456 н р, 9 Dн 8 D где Dн и D — внешний и внутренний диаметры цилиндра.

Допустимые максимальные напряжения материала цилиндров: для серого чугуна — 25 МН/м2, для высокосортного чугуна — 40 МН/м2, для меди и брон зы — 42 МН/м2, для стального литья — 80...100 МН/м2, для кованой углеро дистой стали — 100...120 МН/м2, для легированной стали — 150...180 МН/м2.

Кроме напряжений от внутреннего давления жидкости, цилиндры под вергаются изгибающим нагрузкам, напряжения от которых могут в некото рых случаях превосходить напряжения разрыва от давления жидкости. Рас четы на эти напряжения производят раздельно и выбирают максимальное значение [1].

Расширение корпуса цилиндра. В целях предохранения уплотнений от разрушения и преждевременного износа необходимо по возможности устра нять расширение корпуса цилиндра, с тем чтобы избежать увеличения ради ального зазора между ним и поршнем. Изменение диаметра DD цилиндра определяется по следующему уравнению, основанному на законе Гука:

1 D34 5D 6 p D 7 8, E4 max 2 152 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН где Е — модуль упругости;

для стали E = 221010 Па;

m — коэффициент Пуассо на;

для стали m = 0,3.

Расчет штоков. Поршневые штоки рассчитывают по формулам для напряже ния на продольный изгиб, а при наличии боковых усилий — и по формулам для на Рис. 3. Схема демпфирующего пряжения при поперечном изгибе. Одна устройства гидроцилиндра ко последних усилий следует избегать [1].

Демпфирующие устройства. Для уменьшения ударных воздействий при подходе поршня к крайним положениям иногда в полостях гидроцилиндра предусматривают демпфирующие устройства. На рис. 3.62 показана простей шая схема демпфирующего устройства [1].

Принцип торможения заключается в следующем. Рабочая жидкость, на ходящаяся в камере А, запирается между крышкой и поршнем и медленно дросселируется через профильный зазор Б. Расход рабочей жидкости, запер той в камере А и вытесняемой при движении поршня со скоростью vп, опре деляют по формуле Q 2 1п (D2 3 dц ).

(3.77) Вытесняемая рабочая жидкость проходит через профильный зазор Б со ско ростью vд, определяемой из условий неразрывности потока рабочей жидкости:

1п ( D2 2 dц ) 3 vд Sд, (3.78) где Sд — площадь профильного зазора, через который проходит жидкость.

Из условия (3.78) можно найти скорость течения рабочей жидкости в зазоре:

vд 2 vп ( D2 3 dц ).

2 (3.79) 4Sд Если рабочая жидкость проходит через кольцевой равномерный зазор, то перепад давлений на этом зазоре определяется по формуле [1] 2 121 l 4рд 5 6 2 7 1д, (3.80) 8b где m — динамический коэффициент вязкости жидкости;

l — длина демпфи рующего зазора;

b — радиальный зазор.

Усилие демпфирования определяется выражением Рд 2 3рд ( D2 4 dц ).

(3.81) Необходимо стремиться к равенству Рд @ Рф. Если требуется обеспечить постоянное замедление движения поршня, демпферы выполняют с перемен ным (профильным) сечением дроссельного канала [1].

3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ 3.9.2. КОНСТРУКЦИИ ГИДРОЦИЛИНДРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГИДРОПРИВОДАХ ЛЕСНЫХ МАШИН Большая группа цилиндров гидроприводов лесных машин и технологи ческого оборудования предприятий лесной промышленности и лесного хо зяйства изготовляется на предприятиях тракторного и сельскохозяйствен ного машиностроения.

Техническая характеристика таких гидроцилиндров приведена в табл. П5, [8]. На лесозаготовительных машинах применяют гидроцилиндры различ ных типоразмеров и конструкций. Их типовые конструкции показаны на рис. 3.63а...в [8].

На валочно трелевочной машине ЛП 49 гидроцилиндр (рис. 3.63а) со стоит из гильзы 18 с приваренной к ней головкой 1, штока 19, поршня 6, на котором для уплотнения установлены резиновые манжеты, удерживаемые металлическими кольцевыми манжетодержателями и упорными фторопла стовыми кольцами 5. Направляющая 10 для штока 19 имеет две втулки. Уп лотнение штока достигается с помощью манжеты 16, а его очистка — гря зесъемником 15. На свободном конце штока 19 на резьбе закреплена про ушина 14 с шаровой подшипниковой опорой. Для смягчения удара в конце хода установлены демпферные кольца 3, 8.

На машине ЛП 18Г применяют 7 типоразмеров гидроцилиндров, кото рые рассчитаны на давление до 15 МПа и выполнены по одинаковой схеме.

Конструкция гидроцилиндра наклона коника представлена на рис. 3.63в.

В качестве уплотнений применены манжетные и кольцевые резиновые уплотнения. Ha лесоштабелере ЛТ 33 установлены гидроцилиндры двойно го действия, их конструкция приведена на рис. 3.63б. На строительных и дорожных машинах наибольшее распространение получили также гидроци линдры двустороннего действия. Такие гидроцилидры установлены, в част ности, в гидросистеме экскаватора модели ЭО 3322А [8].

Особенностью конструкции является наличие демпфирующего устрой ства, что предотвращает удар штока о крышку и поршня о стакан. Герметич ность подвижных и неподвижных соединений осуществляется резиновыми манжетами, шевронными манжетами и резиновыми кольцами, очистка от грязи поверхности штока производится грязесъемником.

Представителем гидроцилиндров одностороннего действия является гид роцилиндр размыкателя тормоза автокрана КС 3577 (см. рис. 3.64a). При подаче жидкости в подводящий канал корпуса она давит на плунжер, кото рый, перемещаясь в гильзе, передает усилие на шток, при этом пружина сжимается и он выполняет рабочую функцию. При соединении подводящего канала со сливом за счет пружины вся система возвращается в исходное по ложение. Шток и пружины расположены в стакане, который завернут в кор пус. На противоположном конце стакана установлена направляющая втул ка для штока, в который входит винт с проушиной и контргайкой. Для уп лотнений использованы резиновые кольца.

Телескопический гидроцилиндр устройства для опрокидывания кузова щеповоза ЛТ 191 показан на рис. 3.64б. Особенностью конструкции является 154 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 3. Гидроцилиндры лесозаготовительных машин а — гидроцилиндр машины ЛП 49: 1 — головка, 2 — гайка, 3, 8 — демпфирующие кольца, 4, 16 — уплотнительные манжеты, 5 — фторопластовое кольцо, 6 — поршень, 7 — манжетодержа тель, 9 — втулка, 10 — направляющая штока, 11, 12 — стопорные кольца, 13 — шток, 14 — про ушина штока, 15 — грязесъемник, 17, 20 — каналы для подвода и отвода рабочей жидкости, 18 — гильза, 19 — шток;

б — гидроцилиндр лесоштабелера ЛТ 33: 1 — головка штока, 2 — грязесъем ник, 3 — шайба упорная, 4 — проушина, 5 — гайка, 6 — манжетодержатель, 7 — манжета, 8 — поршень, 9 — шток, 10 — гильза цилиндра, 11 — головка, 12 — уплотнительное резиновое коль цо, 13 — гайка накидная;

в — гидроцилиндр наклона коника машины ЛП 18Г: 1 — гильза цилин дра, 2 — поршень, 3 — гайка, 4, 16 — подшипники, 5 — перепускная труба, 6 — упор, 7 — манже та уплотнительная поршня, 8 — уплотнительное кольцо штока поршня, 9 — шток, 10 — уплотни тельные манжеты и кольцо штока в головке цилиндра, 11 — уплотнительное кольцо головки и гильзы, 12 — головка, 13 — гайка головки, 14 — грязесъемник, 15 — проушина штока.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Рис. 3. Гидроцилиндр одностороннего действия a и телескопический б:

а — гидроцилиндр одностороннего действия размыкателя тормоза грузовой лебедки автокрана КС 3577: 1 — корпус, 2, 3 — резиновые уплотнительные кольца, 4 — плунжер, 5 — стакан, 6 — шток, 7 — пружина, 8 — втулка, 9 — гайка, 10 — винт с пружиной, 11 — гильза плунжера;

б — двойной телескопический гидроцилиндр (гидроподъемник) щеповоза ЛТ 191: 1 — полумуфта, 2 — шаровая головка, 3 — крышка с маслопроводом, 4 — упорная шайба, 5 — резиновые кольца, 6 — направляющие чугунные втулки, 7, 14 — гидроцилиндры, 8, 9, 10, 11 — выдвижные трубы, 12 — направляющие чугунные полукольца, 13 — муфта соединительная.

соединение двух телескопических четырехзвенных гидроцилиндров 7, 14 с помощью муфты 13. В качестве направляющих выдвижных труб 8, 9, 10, применены чугунные направляющие втулки 6 и чугунные направляющие полукольца 12. В качестве уплотнений использованы резиновые кольца.

Подвод рабочей жидкости (масла) осуществляется через отверстие А.

В качестве уплотнений в гидроцилиндрах установлены резиновые манжеты (ГОСТ 14896 84) и резиновые уплотнительные кольца (ГОСТ 9833 77), которые выполняются из резины группы Б (ГОСТ 14896 84). Для очистки штоков от грязи применяют грязесъемники, установленные в головках гидроцилиндров.

В исправных гидроцилиндрах утечки не должны превышать 33 см3/мин при температуре рабочей жидкости 50°С и давлении 10 МПа [8].

Гидроцилиндры предприятий Стройдормаша ОСТ 22 1417 79 имеют сле дующее обозначение (рис. 3.65) [8].

Параметры гидроцилиндров двустороннего действия с односторонним штоком на рабочее давление 10...16 МПа приведены в табл. П6, [8]. Для уплотнения поршней в таких конструкциях гидроцилиндров применяются резиновые манжеты (ГОСТ 14896 84).

Уплотнение штоков осуществляется с помощью резиновых манжет (ГОСТ 22704 77). Герметичность соединений проводится с помощью резиновых ко 156 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 3. Обозначение гидроцилиндров лец (ГОСТ 9833 77), а грязесъемники выполнены по ОСТ 38551 74. Уплотне ния, резиновые кольца и грязесъемники работают при давлении до 16 МПа и 25...32 МПа [8].

Общие технические требования к гидроцилиндрам устанавливает ГОСТ 16514 79. Основные из них следующие:

а) поршни и плунжеры цилиндров под статическим усилием должны плавно перемещаться по всей длине хода;

б) не допускаются боковые нагрузки на штоках цилиндров;

эти нагрузки могут привести к быстрому износу уплотнений, поршней и рабочей поверх ности цилиндра;

в) наружные утечки рабочей жидкости через неподвижные уплотнения не допускаются;

на подвижных поверхностях допускается наличие масля ной пленки без каплеобразования;

г) внутренние перетечки рабочей жидкости из одной полости цилиндра в другую должны быть минимальными и не должны превышать нормы, уста новленные в ТУ на цилиндр;

д) рабочие поверхности деталей цилиндров должны быть износостойки ми, коррозионно стойкими или иметь защитные покрытия;

ж) для предотвращения попадания грязи и пыли в полости цилиндров применяются грязесъемники.

3.9.3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОРШНЕВЫХ ЦИЛИНДРОВ Корпуса (гильзы) цилиндров изготовляют обычно из стальных бесшовных горячекатаных труб по ГОСТ 8732 78, сталей 35 и 45 или легированных ста лей 30XГСА и 12Х18Н9Т, алюминиевого сплава Д16Т. Внутренние поверхно сти корпусов обрабатывают по посадке Н8. Шероховатость поверхности Ra 0,10 мкм получается хонингованием или раскаткой шариками или ролика ми. Штоки цилиндров изготовляют из стальных поковок 40Х или ЗОХГСА.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Перед шлифовкой производят поверхностную закалку до HRC 38...40. На ружную поверхность штока обрабатывают по посадке е8. Шероховатость по верхности штока Ra = 0,05 мкм. Поршни цилиндров изготовляют из сталей 35 и 45. Наружную поверхность поршня обрабатывают по посадке е8. Шеро ховатость поверхности поршня составляет Ra = 0,80...0,40 мкм [4].

Пример. Определить основные рабочие параметры поршневого гидро цилиндра с односторонним штоком со следующими параметрами: рабочая нагрузка Pст = 90 кН, максимальная скорость прямого и обратного хода со ответствует v1 = 0,25 м/с и v2 = 0,55 м/с, время разгона при прямом ходе t = 0,2 с, давление в напорной линии p = 16 МПа, общий КПД цилиндра h = 0,97. Рабочая жидкость минеральное масло.

Сила инерции во время разгона рассчитывается по формуле Рст v1 90 1 0, Рин 2 2 2 11,47 кН.

12 9,81 1 0, Фактическая сила определится выражением Pфак = Pст + Pин;

Pфак = Pст + Pин = 90 + 11,47 = 101,47 кН.

Расчетное усилие рассчитывается по формуле Pфак 101, P1 1 1 104,61кН.

2 0, Диаметр поршня определится с помощью уравнения 102 000 1 P D2 2 2 90 мм.

3 16 1 102 1 p Диаметр штока определится выражением v1 0, d 1 D 12 1 90 1 2 1 20 мм.

0, v Толщина стенки цилиндра из стали рассчитывается по формуле (3.76):

D [1] 2 p 3ст 4 5 1 4 5 мм.

2 [1] 5 р Толщина плоского дна цилиндра:

p 1дн 2 0,4 D 2 11,1мм.

[3] Необходимый расход жидкости определится по формуле 3,14 2 0, 3d 2 0,25 4 1,64 2 1013 м3/с.

Q 4 S11 4 v1 4 Мощность гидроцилиндра при статической нагрузке:

N = Pстv1 = 90 0,25 = 22,5 кВт.

158 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 3.9.4. ПОВОРОТНЫЕ ГИДРОДВИГАТЕЛИ Поворотным гидродвигателем называют объемный гидродвигатель, у ко торого угол поворота выходного звена (вала) ограничен. Применение в гидроприводах поворотных гидродвигателей упрощает кинематику передаю щих звеньев машин и механизмов по сравнению с гидроприводами, в кото рых для этих же целей применяются гидроцилиндры. Это объясняется тем, что вал поворотного гидродвигателя может быть непосредственно соединен с валом приводной машины без каких либо промежуточных кинематических звеньев, понижающих точность отработки углов поворота машины [4].

Основными параметрами поворотных гидродвигателей являются номи нальное давление рном, номинальный расход Qном, крутящий момент М, угол поворота j, угловая скорость w вала гидродвигателя и масса m гидродвигате ля. Угол поворота j валов поворотных гидродвигателей не превышает 360°.

Поворотные гидродвигатели по конструкции рабочих камер подразделяют на пластинчатые и поршневые.

Пластинчатые поворотные гидродвигатели по числу пластин подразде ляют на одно, двух и трехпластинчатые. На рис. 3.66a показана конструк тивная схема однопластинчатого поворотного гидродвигателя, состоящего из корпуса 1, вала 5, пластины 2, жестко соединенной с валом, и боковых крышек 3 и 4. Гидродвигатель имеет две рабочие камеры А и Б, образован ные рабочими поверхностями корпуса, пластины и боковых крышек. Прин цип работы гидродвигателя заключается в следующем. При подводе рабочей жидкости под давлением в камеру А пластина 2 с валом 5 поворачивается по часовой стрелке под действием создаваемого крутящего момента М. Одно временно с поворотом пластина вытесняет рабочую жидкость из камеры Б в сливную гидролинию. Если изменить направление потока рабочей жидко сти и подводить ее под давлением в камеру Б, то вал гидродвигателя будет поворачиваться против часовой стрелки. Крутящий момент М на валу гид родвигателя определяется по формуле b(R 2 1 r 2 ) M 2 3pSl 2 3p, (3.82) где Dp — перепад давления, Па;

S = (R – r)b — рабочая площадь пластины, м2;

R и r — большой и малый радиусы, м;

b — ширина пластины, м;

l = (R + r)/2 — плечо (расстояние от оси вращения вала до центра приложения силы дав ления), м.

Угловую скорость w (рад/с) поворота вала гидродвигателя определяют по формуле 2Q 12. (3.83) b(R 2 3 r 2 ) На рис. 3.66б представлена конструктивная схема двухпластинчатого поворотного гидродвигателя, состоящего из корпуса 1 с неподвижными пе регородками 4 и 6, вала 3 и пластин 2 и 5. Гидродвигатель имеет четыре ра бочие камеры А, Б, В и Г, которые соединены попарно каналами, выполнен ными в валу в разных плоскостях. При подводе рабочей жидкости под давле нием, например, в камеру А она проходит также и в камеру В. В результате 3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ действия давления рабочей жидкости на пластины в камерах А и В возника ет крутящий момент, под действием которого вал поворачивается по часовой стрелке. Крутящий момент у двух и трехпластинчатых гидродвигателей больше по сравнению с однопластинчатыми гидродвигателями, однако угол поворота и угловая скорость при том же расходе рабочей жидкости у них меньше, что видно из следующих формул:

b( D2 1 d2 ) M 2 3p (3.84) z;

8Q 12, (3.85) 3 d 2 )z b( D где D — внутренний диаметр корпуса;

d — диаметр вала;

z — число пластин.

Применение пластинчатых поворотных гидродвигателей ограничивает ся в гидроприводах высокого давления сложностью обеспечения герметиза ции рабочих камер, особенно по торцу пластин [4].

Поршневые поворотные гидродвигатели имеют рабочие камеры, образо ванные рабочими поверхностями корпуса и поршня. На рис. 3.67а показана Рис. 3. Однопластинчатый (а) и двухпластинчатый (б) поворотные гидродвигатели Рис. 3. Поршневые поворотные гидродвигатели 160 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН конструктивная схема четырехпоршневого поворотного гидродвигателя с двумя реечно зубчатыми передачами [4]. Основными конструктивными эле ментами двигателя являются корпус 1 и поршни 2, 4, 5 и 10, установленные в цилиндрических расточках корпуса. Поршни попарно жестко соединены зубчатыми рейками 3 и 6, которые входят в зацепление с зубчатым коле сом 7. Выходным звеном гидродвигателя является вал 9. Для выбора зазора и предохранения от поворота рейки вокруг продольной оси имеются два упо ра 8. Гидродвигатель имеет четыре рабочие камеры, которые при работе гид родвигателя соединяются попарно: A и В, Б и Г.

Принцип работы гидродвигателя заключается в следующем. При подво де рабочей жидкости под давлением, например, в рабочие камеры А и В порш ни 2 и 5 перемещаются в разные стороны. Вместе с поршнями перемещаются и рейки, которые поворачивают зубчатое колесо 7 с валом 9 по часовой стрел ке. Одновременно рабочая жидкость вытесняется поршнями 4 и 10 из ка мер В и Г в сливную линию гидросистемы. Если изменить направление пото ка рабочей жидкости и подвести ее под давлением в камеры Б и Г, то вал гидродвигателя повернется против часовой стрелки.

Расчетный крутящий момент М и угловую скорость w на выходном звене (валу) гидродвигателя определяют по формулам:

1d2 Dк M 2 3p z;

(3.86) 8Q 12, (3.87) d2 Dк z 1d где Dр — перепад давлений;

— площадь поршня;

d — диаметр поршня;

Dк — диаметр делительной окружности зубчатого колеса;

z — число порш ней, работающих одновременно.

На рис. 3.67б показана конструктивная схема поршневого поворотного гидродвигателя с кривошипно шатунным механизмом. В корпусе 1 гидро двигателя на двух подшипниках качения установлен блок цилиндров 7, с ко торым жестко соединен вал гидродвигателя (на схеме не показан). В цилинд рические расточки блока цилиндров вставлены рабочие поршни 6 и 8, кото рые при помощи шатунов 3 и 5 соединены с неподвижными поршнями 2 и 4, запрессованными в корпусе 1. Соединение поршней с шатунами шарнирное.

Гидродвигатель имеет рабочие камеры А и Б, соединенные при помощи внут ренних каналов с присоединительными штуцерами.

Принцип работы гидродвигателя заключается в следующем. При подво де рабочей жидкости под давлением, например, в рабочую камеру Б блок цилиндров 7 вместе с валом под действием возникающего крутящего момен та поворачивается против часовой стрелки. Одновременно объем рабочей ка меры А уменьшается и рабочая жидкость вытесняется в сливную линию.

Если изменить направление потока рабочей жидкости и подвести ее под дав лением в камеру А, то вал гидродвигателя повернется по часовой стрелке.

Угол поворота вала рассматриваемых поворотных гидродвигателей не пре вышает 30° от нулевого (среднего) положения вала.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ 3.9.5. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОВОРОТНЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ Корпус гидродвигателя изготовляют из алюминиевого сплава Д16Т, порш ни — из бронзы БрАМц 9 2, шатуны — из стали 40Х. Шероховатость внут ренних поверхностей цилиндрических расточек блока цилиндров Ra = 40 мкм.

Корпуса и боковые крышки пластинчатых гидродвигателей изготовляют из стали 40Х или 12X18H9T;

пластины — из бронзы БрЛМц 9 2. Шерохова тость внутренней поверхности корпуса Ra = 0,40 мкм [4].

Вопросы для самоконтроля 1. Назовите несколько видов объемных насосов.

2. Перечислите основные отличия объемных насосов от насосов лопастных, на пример центробежных.

3. Какие типы роторных насосов вы знаете?

4. К какому типу роторных насосов относятся шестеренные насосы?

5. В чем отличие между радиально поршневыми и аксиально поршневыми насо сами?

6. В каких насосах отсутствуют всасывающие и нагнетательные клапаны: а) ро торные;

б) поршневые?

7. В чем состоит обратимость роторных насосов?

8. Что называется рабочим объемом гидромашины q?

9. Как определить подачу насоса Q?

10. Почему подача объемных насосов неравномерна?

11. Что называют характеристикой объемных насосов? Изобразите ее графически.

12. Что называют характеристикой гидромотора?

13. Как определяется крутящий момент на валу гидромотора (насоса)?

14. От каких факторов зависит КПД объемной гидромашины? Порядок его величины.

15. Объемный КПД гидромашины.

16. Механический КПД гидромашины.

17. Изобразите конструктивную схему аксиально поршневой гидромашины.

18. Как определить рабочий объем аксиально поршневой гидромашины?

19. Почему бронза широко используется в конструкциях аксиально поршневых гидромашин?

20. С какой целью в конструкциях аксиально поршневых гидромашин используют стали с высокой прокаливаемостью?

21. Какова допустимая средняя скорость поршней в цилиндрах аксиально поршне вых гидромашин?

22. Почему число цилиндров аксиально поршневых гидромашин принимают не четным?

23. Изобразите кинематическую схему радиально поршневой гидромашины.

24. Чему равен ход поршня в радиально поршневой гидромашине?

25. Как вычислить рабочий объем радиально поршневой гидромашины?

26. Дайте определение пластинчатой гидромашины.

27. Изобразите конструктивную схему многопластинчатого насоса.

28. Как можно изменять подачу пластинчатых насосов?

29. Изобразите графически основные характеристики пластинчатого насоса.

30. Почему число пластин пластинчатого насоса принимают четным?

31. Объясните принцип работы шестеренного насоса.

32. Каков уровень подач (Q), давлений (p) и КПД для шестеренных насосов?

33. Что называется гидроцилиндром? Область применения.

34. Перечислите известные типы гидроцилиндров.

35. С помощью каких конструктивных решений можно изменять скорость переме щения гидроцилиндра в прямом и обратном направлениях?

162 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ГЛАВА 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ ГЛАВА И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Гидравлическим аппаратом называют устройство, входящее в гидропривод, которое выполняет хотя бы одну из следующих функций управ ления: изменяет направление потока рабочей жидкости, открывает или пере крывает поток рабочей жидкости, изменяет параметры потока (расход или давление) рабочей жидкости или поддерживает их заданное значение. Тер мин «гидроаппаратура» является собирательным названием гидроаппаратов.

Гидроаппараты в соответствии с ГОСТ 17752 72 делятся по принципу действия на гидроклапаны и гидроаппараты неклапанного действия — гид родроссели и гидрораспределители. В гидроклапанах размер проходного се чения (положение запорно регулирующего органа) зависит от напора рабо чей жидкости, проходящей через гидроклапан, а у гидроаппаратов некла панного действия не зависит.

По конструкции запорно регулирующего элемента гидроаппараты под разделяются на золотниковые, крановые и клапанные;

по характеру откры тия рабочего проходного сечения — на регулирующие и направляющие;

по назначению — на клапаны давления, дроссели, распределители, обратные клапаны и т. д.

Для конструкции любого гидроаппарата характерно наличие запорно регулирующего элемента (см. рис. 4.1), которым является подвижная де таль 1 (клапан, золотник, кран), перекрывающая при перемещении частич но или полностью рабочее проходное сечение гидроаппарата. Рабочее про ходное сечение А создается в клапанах (рис. 4.1а) между кромками седла 2 и запорно регулирующего элемента 1 (площадь рабочего сечения изменяется при осевом смещении запорно регулирующего элемента 1), в золотниковом гидроаппарате (рис. 4.1б) — между острыми кромками цилиндрической расточки корпуса 2 и цилиндрического пояска золотника 1 (площадь рабо чего сечения изменяется при смещение золотника), в крановом гидроаппа рате (рис. 4.1в) — между острыми кромками каналов корпуса 2 и крана (площадь рабочего сечения изменяется при повороте канала) [4].

Клапаном называют гидроаппарат, в котором величина открытия рабо чего проходного сечения (рабочего окна) изменяется под воздействием потока 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Конструкция запорно регулирующих элементов рабочей жидкости, проходящей через гидроаппарат. Исходя из определения клапан является автоматическим гидроаппаратом, не требующим во время ра боты какого либо внешнего воздействия на его запорно регулирующий элемент.

В гидроаппаратах неклапанного действия (распределителях и дросселях) запорно регулирующие элементы не перемещаются под действием потока ра бочей жидкости, проходящей через гидроаппарат. Чтобы изменить рабочее про ходное сечение в распределителе или дросселе, необходимо воздействовать на их запорно регулирующие элементы извне, например переместить золотник распределителя при помощи электромагнита, повернуть кран вручную и т. д.

В регулируемых гидроаппаратах открытие рабочего проходного сечения или силовое воздействие на запорно регулирующий элемент могут быть из менены извне, например путем регулирования силы пружины в клапанах.

Среди регулируемых гидроаппаратов выделяют настраиваемые гидроаппа раты, в которых регулирование возможно только в нерабочем состоянии, например путем замены в клапане регулирующей шайбы.

Регулирующим гидроаппаратом называют гидроаппарат, предназначен ный для изменения давления или расхода рабочей жидкости путем частич ного открытия рабочего проходного сечения (рабочего окна). В таких гид роаппаратах запорно регулирующие элементы при работе могут занимать бесчисленное множество промежуточных положений. К регулирующим гид роаппаратам относят, например, напорные клапаны, дроссели, дросселирую щие распределители и т. д.

Направляющим гидроаппаратом называют гидроаппарат, предназначен ный только для изменения направления потока рабочей жидкости. Давле ние и расход рабочей жидкости, проходящей через направляющий гидроап парат, не изменяются. К направляющим гидроаппаратам относят, напри мер, обратные клапаны, гидрозамки, направляющие распределители и т. д.

Для этих гидроаппаратов характерно выполнение своих функций путем пол ного открытия или закрытия рабочих проходных сечений, т. е. направляю щие гидроаппараты работают по принципу «открыто — закрыто».

Гидроаппараты по способу монтажа могут иметь различные исполнения.

Гидроаппараты в обычном исполнении имеют свои корпуса, встроенные гид роаппараты своих корпусных деталей не имеют и являются составными час тями других гидравлических устройств. Несколько встроенных гидроаппа ратов могут быть размещены в одном корпусе в виде гидравлического блока или модуля.

164 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Условное графическое обозначение гидроаппаратов на схеме устанавли вает ГОСТ 2.781 68. Основные параметры гидроаппаратов (ГОСТ 16517 76):

условный проход Dу, расход Q, номинальное давление pном рабочей жидко сти, перепад давления Dр, площадь рабочего проходного сечения S и масса m гидроаппарата. Под характеристикой гидроаппарата понимают функцио нальную зависимость между определенными параметрами.

4.1. ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ Гидрораспределитель — это гидроаппарат, предназначенный для изменения направления потока рабочей жидкости в двух или более гид ролиниях в результате внешнего управляющего воздействия. К гидрорас пределителям предъявляются следующие требования: безотказность рабо ты в течение установленного времени независимо от условий эксплуатации машины в заданных пределах;

минимальные утечки рабочей жидкости в стационарном режиме и при смене режима работы машины;

минимальные гидравлические потери;

небольшая стоимость. Гидрораспределители долж ны обеспечивать быстроту переключений, безударный реверс и точное пози ционирование реверсируемого механизма в промежуточных и конечных точ ках хода.

Основными конструктивными элементами распределителя являются кор пус и запорно регулирующий элемент. Распределители подразделяют по сле дующим признакам: по конструкции запорно регулирующего элемента — золотниковые, крановые и клапанные;

по числу внешних гидролиний — двухлинейные, трехлинейные, четырехлинейные и т. д.;

по числу фиксиро ванных или характерных позиций запорно регулирующего элемента — двух позиционные, трехпозиционные и т. д.;

по виду управления — распредели тели с ручным, механическим, электрическим, гидравлическим, пневмати ческим и комбинированным управлением;

по способу открытия рабочего проходного сечения — направляющие и дросселирующие. По способу при соединения в гидросистему гидрораспределители выпускают в трех испол нениях: резьбовом, фланцевом и стыковом. Гидрораспределители резьбово го присоединения монтируются с помощью штуцеров, а фланцевого — при помощи фланцев и болтов. Гидрораспределители стыкового присоединения крепятся винтами к панельной плоскости либо непосредственно, либо через специальные промежуточные плитки. Для герметизации соединения между стыковочной плоскостью гидрораспределителя и панельной плоскостью (про межуточной плиткой) устанавливается уплотнительная прокладка. Выбор способа присоединения зависит от назначения гидрораспределителя.

По воздействию потока рабочей жидкости на запорно регулирующий эле мент гидрораспределители могут быть:

§ прямого действия, в которых сигнал управления воздействует непосред ственно на запорно регулирующий элемент;

§ непрямого действия, в которых сигнал управления воздействует на ос новной запорно регулирующий элемент через вспомогательный запор но регулирующий элемент.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА д Рис. 4. Условные графические обозначения распределителей на схемах В машиностроении и гидроприводах лесных машин в основном применя ются гидрораспределители кранового и золотникового типа. Клапанные гид рораспределители, несмотря на их простоту и надежность, применяются ред ко, так как для управления ими требуются значительные усилия. Правила построения условных графических обозначений распределителей на схемах устанавливает ГОСТ 2.781 68. В обозначении распределителя (рис. 4.2) ука зывают следующие элементы: позиции запорно регулирующего элемента;

внешние линии связи, подводимые к распределителю;

проходы (каналы) и элементы управления [4].

Число позиций изображают соответствующим числом квадратов (прямо угольников). Проходы изображают прямыми линиями со стрелками, пока зывающими направление потока рабочей жидкости в каждой позиции, а мес та соединений проходов выделяют точками;

закрытый ход изображают ту пиковой линией с поперечным отрезком. Внешние линии связи всегда подводят к исходной позиции. Чтобы представить принцип работы распре делителя в рабочей позиции, необходимо мысленно на схеме передвинуть соответствующий квадрат обозначения на место исходной позиции, остав ляя линии связи в прежнем положении. Тогда истинное направление потока рабочей жидкости укажут проходы рабочей позиции.

Условные графические обозначения едины для золотниковых, крановых и клапанных распределителей, т. е. они не отражают конструкцию запорно регулирующих элементов. Кроме графических обозначений распределите лей, установлены также цифровые обозначения дробью: в числителе указы вают число внешних линий распределителя, в знаменателе — число рабочих (характерных) позиций. Например, четырехлинейный трехпозиционный распределитель обозначается дробью 4/3.

На рис. 4.2 показаны условные графические обозначения распределите лей: направляющего двухлинейного двухпозиционного распределителя 2/ с ручным управлением (рис. 4.2а);

направляющего распределителя 2/2 с гид равлическим управлением (рис. 4.2б);

направляющего распределителя 3/2 с управлением от кулачка и пружинным возвратом (рис. 4.2в);

дросселирую щего распределителя 4/3 с управлением от двух электромагнитов (рис. 4.2г);

направляющего распределителя 4/3 с электрогидравлическим управлением (рис. 4.2д).

Направляющие распределители предназначены для изменения направ ления, пуска или остановки потока рабочей жидкости в зависимости от на 166 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН личия внешнего управляющего воздействия. Запорно регулирующий эле мент в управляющем распределителе всегда занимает крайние рабочие по зиции. Характер внешнего управляющего воздействия дискретный («от крыто» — «закрыто»). При прохождении рабочей жидкости через рабочие проходные сечения распределителя параметры потока рабочей жидкости (давление и расход) не изменяются.

Дросселирующие распределители не только изменяют поток рабочей жидкости, но и регулируют ее расход и давление в соответствии с изменени ем внешнего воздействия. Запорно регулирующий элемент дросселирующе го распределителя может занимать бесконечное количество промежуточных рабочих положений, образуя дросселирующие щели. Характеристика сиг налов управления — непрерывная (аналоговая). Чем больше внешний управ ляющий сигнал, тем больше рабочее проходное сечение (щель). Условное графическое обозначение дросселирующего распределителя приведено на рис. 4.2б.

4.1.1. ЗОЛОТНИКОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ По конструкции золотника золотниковые распределители подразделя ются на распределители с цилиндрическим и плоским золотником. Золотни ковые распределители просты по устройству, многопозиционны, легко управ ляются, статически уравновешены от осевых сил давления рабочей жидкости.

На рис. 4.3а показана конструктивная схема дросселирующего распре делителя 4/3 с цилиндрическим золотником. На схеме распределитель под ключен к цилиндру Ц. В корпус 1 распределителя запрессована втулка 2, в цилиндрическую расточку которой вставлен цилиндрический золотник 3 с радиальным зазором, равным 4...10 мкм. Золотник имеет три цилиндриче ских пояска с острыми кромками, а втулка — пять цилиндрических расто чек с острыми кромками.

Рабочие проходные сечения в распределителе образуются между кромка ми цилиндрических расточек втулки и цилиндрическими поясками золот ника. При положении золотника в исходной позиции напорная и сливная Рис. 4. Дросселирующий распределитель 4/3 с цилиндрическим золотником в позициях:

а — исходной;

б — рабочей.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА линии, а также обе полости цилиндра перекрыты (рис. 4.3а). При перемеще нии золотника в исходную позицию вправо (позиция I) (рис. 4.3б) напорная полость распределителя через рабочее проходное сечение соединяется с по лостью А цилиндра Ц и под действием давления рабочей жидкости его пор шень перемещается вправо. При этом рабочая жидкость вытесняется из по лости Б цилиндра через второе рабочее проходное сечение распределителя в бак. При перемещении золотника из исходной позиции влево (позиция II) рабочая жидкость под давлением подводится в полость Б цилиндра, а из по лости А вытесняется через распределитель в гидробак.

Конструктивно золотники могут быть выполнены в трех исполнениях (рис. 4.4). Золотники с положительным осевым перекрытием (рис. 4.4а) име ют ширину поясков b больше, чем ширина проточки с или диаметр рабочих окон в корпусе. При нейтральном положении золотника такого гидрорас пределителя напорная линия отделена от линий, соединяющих полости гид родвигателя и слив. Таким образом, золотники с положительным осевым перекрытием позволяют фиксировать положение исполнительного механиз ма. Величина перекрытия d = (b – c)/2 зависит от диаметра золотника, от расхода рабочей жидкости, а также от функции, выполняемой гидрораспре делителем. В системах, в которых утечки в гидрораспределителе не оказы вают существенного влияния на работу гидропривода, перекрытие принима ют равным 1...2 мм для золотников d = 10...12 мм;

3...5 мм для золотников диаметром до 25 мм;

6...8 мм для золотников диаметром до 50 мм. В гидро системах с расходом до 100 см3/мин утечки через золотник будут оказывать существенное влияние на работу гидропривода. В этом случае размер осево го перекрытия принимается больше — до 8...10 мм. Недостатком золотни ков с положительным осевым перекрытием является наличие у них зоны нечувствительности, определяемой величиной осевого перекрытия: в преде лах этой зоны при перемещении золотника расход рабочей жидкости через гидрораспределитель равен нулю и исполнительный механизм А не движет ся, несмотря на подаваемый к золотнику сигнал управления [1].

В гидросистемах с гидрораспределителем дискретного действия наличие зоны нечувствительности может и не оказывать существенного влияния на работу гидропривода. В этих гидросистемах необходимо лишь предусмот Рис. 4. Конструктивное исполнение золотников 168 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН реть меры защиты отдельных ее участков от пиков давления, возникающих при переключении золотника. В следящих гидросистемах, когда исполни тельный механизм должен отслеживать сигнал управления, наличие у та ких золотников зоны нечувствительности может послужить причиной отка за от их применения.

Золотники с нулевым осевым перекрытием (рис. 4.4б) имеют ширину поя ска b, равную ширине проточки с или диаметру рабочих окон, а осевое пере крытие d = 0. Золотники с нулевым осевым перекрытием не имеют зоны нечувствительности и наилучшим образом удовлетворяют требованиям сле дящих гидросистем. Однако изготовление таких золотников связано со зна чительными технологическими трудностями [1].

Золотники с отрицательным осевым перекрытием (рис. 4.4в), у которых b c, отличаются тем, что при нейтральном положении золотника их напор ная линия соединена со сливом и с обеими полостями гидродвигателя. Величи на отрицательного осевого перекрытия d = (c – b)/2 зависит от расхода рабочей жидкости через золотник и равна 10...60 мкм. При нейтральном положении золотника рабочая жидкость через зазоры d непрерывно поступает на слив, а в обеих полостях гидравлического двигателя устанавливается одинаковое давле ние, равное (рн – рсл)/2 = Dр3/2. При подаче управляющего сигнала золотник смещается, равенство давлений в полостях гидравлического двигателя наруша ется и при достижении в них определенного перепада давлений исполнитель ный механизм приходит в движение. Таким образом, в золотниковых распре делителях с отрицательным осевым перекрытием зона нечувствительности системы сводится до минимума, уменьшаясь с уменьшением перекрытия.

Недостатком золотниковых распределителей с отрицательным осевым перекрытием является потеря части мощности, связанной со сливом рабо чей жидкости. Кроме того, система с золотниковым распределителем с отри цательным осевым перекрытием будет иметь меньшую жесткость, так как из за перетекания рабочей жидкости через начальные зазоры в распредели теле будет происходить смещение исполнительного механизма при измене нии нагрузки, действующей на него [1].

В гидравлических следящих системах золотниковые распределители с отрицательным осевым перекрытием применяют, когда утечки рабочей жид кости через золотник и жесткость системы не играют решающей роли (на пример, в гидросистемах с большими расходами и постоянными нагрузками на исполнительный механизм). В разомкнутых гидравлических системах золотниковые распределители с отрицательным осевым перекрытием мож но применить при дифференциальной схеме подключения гидроцилиндра, для разгрузки системы от давления и т. д. [1].

Выбор золотникового гидрораспределителя производится по расходу и давлению в системе с учетом условий работы гидропривода. Серийно выпус каемые золотниковые гидрораспределители имеют несколько исполнений, каждое из которых определяется тем или иным соединением каналов при нейтральном положении золотника. На рис. 4.5 приведены некоторые из воз можных исполнений трехпозиционных четырехходовых золотниковых гид рораспределителей.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Варианты исполнения четырехходовых трехпозиционных золотниковых распределителей Гидрораспределители, выполненные по схеме I, при нейтральном поло жении золотника запирают обе полости гидродвигателя и слив (золотник с положительным осевым перекрытием). В момент переключения такого гид рораспределителя при прохождении золотником нейтрального положения на участке гидромагистрали, соединяющей насос с гидрораспределителем, возникает пиковое давление. При этом время действия такого давления на столько мало, что предохранительный клапан не успевает среагировать на него. В результате многократных переключений такого золотникового рас пределителя может быть создано аварийное состояние в гидросистеме из за обрыва шлангов, нарушения уплотнений, появления трещин в трубах или в корпусах гидроагрегатов и т. п.

В гидрораспределителях, выполненных по схеме II, при нейтральном положении золотника обе полости гидродвигателя соединены с подводом рабочей жидкости, а слив заперт. Гидрораспределители с таким исполнени ем могут быть применены, например, в гидросистемах с гидроцилиндром, подключенным по дифференциальной схеме. При необходимости остановки поршня гидроцилиндра в любом промежуточном положении гидрораспреде литель в таком исполнении применяют в гидросистемах, гидроцилиндры которых имеют двусторонний шток с одинаковым диаметром.

При нейтральном положении золотника гидрораспределителя, выпол ненного по схеме III, обе полости гидродвигателя и подвод рабочей жидко сти соединены со сливом. Распределители такого исполнения не обеспечи вают останов поршня гидроцилиндра с односторонним штоком и отлича ются наличием в сливной гидролинии противодавления. В гидросистемах с гидроцилиндром, имеющим двусторонний шток, и без противодавления в сливной гидролинии таким золотниковым распределителем можно осуще ствлять останов поршня с одновременной разгрузкой гидросистемы от дав ления.

Гидрораспределители, выполненные по схеме IV, при нейтральном поло жении золотника соединяют обе полости гидродвигателя со сливом и запи рают подвод рабочей жидкости (плавающий режим работы).

Для уменьшения сил трения и устранения облитерации (заращивания) щелей золотникам (реже — втулкам золотниковых распределителей) сооб щают при помощи механических вибраторов или электромеханических 170 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН средств поступательные или поворотные вибрационные колебания неболь шой амплитуды 10...100 мкм и высокой частоты ( 50 Гц).

Двухходовые золотниковые гидрораспределители выполняют функции блокировочных: в одном положении золотника они пропускают поток рабо чей жидкости, в другом — блокируют. Также гидрораспределители можно применять для разгрузки насоса или гидросистемы от давления.

Трехходовые золотниковые гидрораспределители могут быть использова ны для управления работой гидроцилиндра одностороннего действия (рис. 4.6).

При положении золотника 2 в исходной позиции I (рис. 4.6а) напорная линия соединена через корпус 1 с поршневой полостью А цилиндра, в ре зультате чего поршень перемещается вправо и сжимает пружину. Сливная линия при этом перекрыта правым цилиндрическим пояском золотника. При перемещении золотника вправо в рабочую позицию II (рис. 4.6б) полость А цилиндра соединяется через корпус 1 со сливной линией и поршень цилинд ра под действием силы пружины перемещается влево. Напорная линия при этом перекрыта.

Четырехходовые золотниковые гидрораспределители наиболее распро странены в гидроприводах лесных машин. При их помощи каждая из рабо чих полостей гидродвигателя может попеременно соединяться с линией на гнетания и с линией слива, а движение его выходного звена в обоих направ лениях происходит под действием рабочей жидкости.

По управлению гидрораспределители подразделяются на гидроаппараты с ручным, электромагнитным, гидравлическим и электрогидравлическим управлением.

В гидрораспределителях с ручным управлением (рис. 4.7а) переключе ние распределителя осуществляется рукояткой 1, которая при помощи серь ги 2 шарнирно присоединяется к золотнику 10. С корпусом 6 рукоятка шар нирно соединена ушком 11. Гидрораспределители с ручным управлением могут быть двух, трех и четырехпозиционными.


Для фиксации каждого положения золотника служит шариковый фик сатор 9, помещенный в задней крышке 8. Утечки рабочей жидкости по зо лотнику со стороны передней крышки 3 предотвращаются манжетным уп лотнением. Рабочая жидкость подводится к отверстию 5, а отводится через Рис. 4. Направляющий распределитель 3/2 с цилиндрическим золотником в позиции:

a — I;

б — II.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Гидрораспределитель с ручным управлением:

а — конструкция;

б — условное обозначение.

отверстие 4. Дренажный канал 7 служит для отвода утечек. Гидрораспреде лители с ручным управлением применяют в машинах ручного управления, когда продолжительность операций в различные циклы неодинакова. Так, гидрораспределитель с ручным управлением Г74 1 применяется на лесном погрузчике: оператор переключает золотник механизма подъема челюстей лесопогрузчика лишь после того, как убедится в том, что пачка деревьев лежит на них. При среднем фиксированном положении золотника обе по лости гидрораспределителя А и Б и напорная линия соединены с баком. В ле вом или правом фиксированном положении одна из полостей отсекается от напорной линии и соединяется со сливом, а другая отсекается от слива и соединяется с напорной линией. Габаритные и присоединительные размеры зависят от типоразмера распределителя. Модификацией гидрораспредели теля Г74 1 является гидрораспределитель типа БГ74 1, отличающийся сис темой фиксации золотника в характерных позициях.

Гидрораспределители работают на минеральных маслах с кинематиче ским коэффициентом вязкости n = (10...60)10-6 м2/с при температуре до 50°С.

Технические характеристики гидрораспределителей типа Г74 1 приведены в табл. 4.1 [2].

В золотниковых гидрораспределителях с электромагнитным управлени ем переключение золотника производится при помощи одного или двух элек тромагнитов толкающего типа. На рис. 4.8 представлена схема четырехли 172 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН нейного, трехпозиционного гидрораспределителя типа МГ73 1 с управлени ем от двух электромагнитов 4.

Электромагниты 1 (рис. 4.8) закрыты защитным кожухом и прикрепле ны к корпусу гидрораспределителя посредством фланцев. Внутри корпуса размещена гильза с канавками, совпадающими с отверстиями, к которым подводится и от которых отводится рабочая жидкость. При выключенных электромагнитах золотник 2 занимает под действием пружин, упирающих ся в шайбы, исходное положение. Утечки по толкателю исключаются благо даря уплотнению и отводятся через дренажное отверстие. Электромагниты подключаются к сети питания через штепсельный разъем. Питание электро магнитов может быть от сети переменного тока напряжением 110, 220 и 380 В или постоянного тока напряжением 12, 24 и 48 В. Гидрораспределители с электромагнитным управлением могут быть двух, трех и многопозицион ными. Применяются эти гидроаппараты в системах дистанционного и авто матического управления с относительно небольшими расходами рабочей жидкости и давлением, так как при больших расходах и давлениях возрас тает опасность гидравлического защемления и несрабатывания золотника.

Достоинством гидрораспределения с электромагнитным управлением явля ется относительно короткое (порядка 0,02...0,05 с) время прохождения управ ляющего сигнала.

Модификацией распределителя типа МГ73 1 является двухпозиционный гидрораспределитель типа БМГ73 1, не имеющий средней позиции и управ ляемый от одного электромагнита. Гидрораспределители этих типов приме няются при небольших расходах рабочей жидкости (до 0,3 л/с) и давлении до 12 МПа. Время переключения для всех типоразмеров составляет 0,05 с.

Тяговое усилие, развиваемое магнитами, достигает 50 Н.

1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 575859 225221  2  2 9 9 9  1234567859 2 7     1234567852 6754 6  24 6754 4 52345678523 2 6  !"#4 "$ $6$29 4 52345678523 67544 7% & Рис. 4. Гидрораспределитель с электрическим управлением 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Гидрораспределитель с гидравлическим управлением:

а — конструкция;

б, в — условные обозначения.

В золотниковых гидрораспределителях с гидравлическим управлением (рис. 4.9) переключение золотника происходит при помощи рабочей жидко сти. Управляющий поток подводится через дополнительный распределитель к отверстиям 2 в крышках 3 и воздействует на золотник 1 основного распре делителя. Благодаря высокому давлению потока управления при переклю чении создается относительно большая осевая сила, действующая на золот ник. Это обеспечивает высокую надежность срабатывания гидрораспредели теля.

Для регулирования скорости перемещения золотника, а следовательно, и времени его переключения в конструкцию золотниковых распределителей с гидравлическим управлением могут быть включены дроссели и обратные клапаны (рис. 4.9б). В этом случае управляющий поток через обратные кла паны свободно поступает под торцы золотника, а выходит через дроссель.

Изменяя проходное сечение дросселя, можно получить требуемое время пе реключения золотника.

Золотниковые гидрораспределители с гидравлическим управлением — двухпозиционные. Гидрораспределители нужно располагать вблизи испол нительного механизма, чтобы для его управления можно было использовать энергию основного потока рабочей жидкости. Если распределитель управ ляет большими расходами рабочей жидкости, то для уменьшения величи ны управляющего воздействия применяют двухступенчатые распределите ли, в которых перемещение золотника основного распределителя происходит под действием потока рабочей жидкости, направляемого вспомогательным распределителем. Перемещение же запорно регулирующего элемента вспо могательного распределителя, требующее минимального усилия, может осу ществляться любым способом, например электрическим.

На рис. 4.10 приведена схема трехпозиционного двухступенчатого рас пределителя типа МН с электрогидравлическим управлением. Золотник основного распределителя перемещается под действием потока рабочей жид кости, направляемой к нему золотником 1 вспомогательного распределите ля, управляемого электромагнитами 2.

Гидрораспределитель предназначен для реверсирования движения мощ ных прессов и других машин с большим расходом рабочей жидкости. Он работает на минеральных маслах с кинематическим коэффициентом вязко 174 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН сти, равным (10...50)10-6 м2/с при температуре до 50°С. Технические харак теристики гидрораспределителя типа МН приведены в табл. 4.2 [15].

Золотниковые гидрораспределители с электрогидравлическим управ лением применяются в гидроприводах с дистанционным и автоматическим управлением при больших расходах рабочей жидкости и высоких давлени ях в гидросистеме, когда применение золотниковых гидрораспределите лей с электромагнитным управлением невозможно. Благодаря малому рас ходу рабочей жидкости (5...8 л/мин) размеры золотника вспомогательного гидрораспределителя могут быть уменьшены до 5...6 мм, что практически Рис. 4. Гидрораспределитель с электро гидравлическим управлением:

а — конструкция;

б — условное обо значение.

1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 575859 225229  2  2 9 9 9 9 9 9  1234567859 2 7        4  629 7      !24 6"754# $4 52% 1 '27  345678523 2 &!6 (3# 6'69"654# ))) ))) ))) ))) ))) *#+2"2 , 474 36+546 1 1 '27  25) -6'2 6"754 2  &!6. 6"754 ,$6"754# 2  2  &!6) 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА исключает вероятность его защемления. В свою очередь, это в совокупности с использованием в цепи управления потока рабочей жидкости с высоким давлением обеспечивает высокую надежность срабатывания основного рас пределителя. Время срабатывания золотникового гидрораспределителя с электрогидравлическим управлением равно суммарному времени срабаты вания вспомогательного и основного гидрораспределителя. Это время мень ше в тех гидроаппаратах, у которых в нейтральном положении обе торцовые полости золотника находятся под высоким давлением. В реальных конст рукциях гидрораспределителей это время колеблется в пределах 0,1...1 с.

Размеры гидрораспределителей с электрогидравлическим управлением поч ти в 2 раза меньше по длине и всего на 60...100 мм больше по высоте соответ ствующих размеров гидрораспределителей с электромагнитным управлени ем (при одинаковых Q и p).

C целью уменьшения размеров вспомогательного гидрораспределителя для его управления может быть применена слаботочная электроаппаратура.

По числу золотников в одном гидрораспределителе последние подразделя ются на гидрораспределители с одним и несколькими золотниками.

Гидрораспределители с несколькими золотниками могут быть моноблоч ными или секционными. Секции гидрораспределителя соединяют между собой болтами. Во многих машинах и механизмах лесной промышленно сти, в дорожно строительных и других машинах от гидросистемы с одной насосной установкой могут получать энергию нескольких исполнительных механизмов. Так, например, в челюстных гусеничных лесопогрузчиках от одного насоса получают энергию гидроцилиндры челюстей захвата пачек леса, поворота стрелы (основные и вспомогательные), коромысла и т. д. В ва лочно трелевочных машинах от одного насоса работает до восьми гидродви гателей. В этих и других многооперационных машинах применение гидро распределителей с несколькими золотниками упрощает гидросистему и де лает ее более компактной.

На машинах, работающих в лесной промышленности, устанавливают распределители с несколькими золотниками, выпускаемые для сельскохо зяйственных машин, тракторов, станков, дорожных и строительных машин.


Согласно каталогу ЦНИИТЭИ Тракторсельхозмаша 1987 г. распределители этой отрасли имеют характеристики, приведенные в табл. 4.3 [8], а также действующего каталога 1977 г. (табл. П7), [8].

На тракторах Т 150 и Т 150К и модификациях их лесных машин приме няют пропускные распределители, которые поддерживают давление в систе ме и пропускают избыток рабочей жидкости на слив. Устанавливают эти распределители в системах управления гидроусилителя руля.

Распределители Р75 получили большое распространение. Принципиаль ная конструктивная схема таких распределителей показана на рис. 4.11.

Каждый золотник распределителя управляет одним или парой силовых ци линдров. В корпусе распределителя имеются три тщательно обработанных отверстия, в которых с помощью рукоятки управления перемещаются зо лотники. Поскольку зазор между золотниками и корпусом распределителя во избежание больших утечек должен быть минимальным, после изготовления 176 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234562785293 82 575  7 225229 859 #  54  56279 7 !

$  4 9   54   8 99 4589 459 2 784 97 429 2  77  5  7 22529 5395 2 9 3 452 4529% 7!47 9 4 98   "549 4 9% 123455&6 57836 236 95799 98 36 9 6 93 5 56&6 57836 236 6 9 6 93 86 87836 236 9 99 716 9 6 9 123488685&&&6 87836 236 95799 798 36 9 6  256 &66  6  ! 6"#$6 &&66  6 56"#6 % &'()&*6'( * 6("'+!)*$6&&&66 6"# Рис. 4. Схема (а) и условное изображение (б) распределителя Р75:

1 — корпус;

2 — регулировочный канал;

3 — золотник;

4 — сливной канал;

5 — пробка клапана;

6, 20, 25 — пружины;

7 — резиновое уплотненное кольцо;

8 — канал предохранительного клапа на;

9 — перепускной клапан;

10 — отверстие;

11 — нагнетательный канал;

12 — предохранитель ный клапан;

13 — регулировочный винт;

14 — крышка;

15 — сливное отверстие;

16 — верхняя тарелочка;

17 — пружина автомата возврата золотника;

18 — пробка;

19 — нижняя тарелочка;

21 — фиксаторная втулка;

22 — шарик фиксатора;

23 — бустер;

24 — регулировочная пробка;

26 — направляющая клапана;

27 — шариковый клапан с седлом;

28 — канал.

золотники и отверстия в корпусе распределителя разбиваются на размерные группы, затем золотники подбираются к отверстиям и притираются [8].

В корпусе 1 имеются также три горизонтальных канала, расположенных перпендикулярно золотникам. По нагнетательному каналу 11 рабочая жид кость (масло) от гидронасоса подводится к корпусу распределителя. Полости подъема П и отпускания С сообщаются трубопроводами с поршневой и што ковыми полостями силового гидроцилиндра, а каналы 2 и 4 — с помощью нижней крышки 14 распределителя и трубопроводов с баком для рабочей жидкости.

Регулировочный канал 2 соединяет пространство над цилиндрическим пояском перепускного клапана 9 со сливной полостью крышки 14. Золотник 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА рычагом, закрепленным шарнирно на оси в крышке, можно устанавливать в четыре различных положения. При перемещении рукоятки управления вверх золотник устанавливается в положение подъема. При этом нагнетательный канал 11 сообщается с полостью подъема П и рабочая жидкость от насоса поступает в поршневую полость силового цилиндра, перемещая поршень вверх.

Одновременно полость опускания С сообщается с полостью нижней крыш ки 14 и рабочая жидкость из штоковой полости цилиндра сливается в по лость нижней крышки распределителя и возвращается через фильтр в бак.

В этом положении золотник перекрывает регулировочный канал 2, давле ние над цилиндрическим пояском перепускного клапана 8 благодаря отвер стию 10 сравнивается с давлением в канале нагнетания, и под действием пру жины перепускной клапан 9 прижимается к гнезду, перекрывая слив жид кости в нижнюю крышку распределителя.

При перемещении рукоятки управления вниз золотник становится в ней тральное положение и цилиндрические пояски золотника запирают полости подъема П, отпускания С и канал нагнетания 11. Рабочая жидкость запира ется в силовом цилиндре. При этом верхняя кольцевая канавка золотника становится против регулировочного канала и рабочая жидкость, находящая ся в пространстве выше цилиндрического пояска перепускного клапана, вытекает через регулировочный канал в сливную полость крышки. В ре зультате давление над перемычкой падает и перепускной клапан открыва ется. Рабочая жидкость, подаваемая насосом через перепускной канал, сли вается в полость нижней крышки распределителя и через трубопровод и фильтр — в бак. При дальнейшем перемещении рукоятки управления вниз золотник устанавливается в положение опускания.

При перемещении рукоятки управления до отказа вниз золотник уста навливается в плавающее положение и открывает свободный доступ рабочей жидкости в полость нижней крышки из цилиндра и насоса. Поршень в ци линдре получает возможность свободно перемещаться под действием внеш них сил, действующих на шток.

Из положения подъема и опускания золотник распределителя Р75 В автоматически возвращается в нейтральное положение в результате сраба тывания автомата, который имеется у каждого золотника. При установке золотника в положение подъема или опускания пружина 17 автомата сжи мается и золотник удерживается фиксатором, состоящим из шариков 22, втулки 21 и пружины 20. При увеличении давления в системе выше 11,5 МПа рабочая жидкость давит на шариковый клапан 27, открывает его и, воздей ствуя на бустер 23, отжимает втулку фиксатора вниз. Шариковый фиксатор разблокируется, и усилием пружины 17 золотник устанавливается в ней тральное положение. При удерживании рукоятки при давлении 13,3 МПа срабатывает предохранительный клапан 12. В результате давление над поя ском перепускного клапана падает, он открывается и рабочая жидкость сли вается в полость крышки 14.

Распределители Р150, имеющие аналогичную схему, получили достаточ но широкое распространение в машинах лесной промышленности. На трак 178 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН торах, строительных и других машинах применяют распределители других моделей [8].

Гидрораспределители Р75 являются трех и четырехпозиционными. В че тырехпозиционном гидрораспределителе при переводе любого из золотни ков в крайнее верхнее положение рабочая жидкость по каналу 4 проходит на слив, предохранительный клапан разгружает гидросистему, а обе полости гидродвигателя сообщаются со сливом. Это обеспечивает свободное переме щение выходного звена (поршня или вала) гидродвигателя. Такое положе ние золотников называют «плавающим». Перевод золотника в «плавающее»

положение применяют, например, для разгрузки всей гидросистемы от дав ления или для исключения «зарезания» ножа бульдозера в землю в бульдо зерных установках. Пружины 17 служат для возврата золотников в нейтраль ное положение, когда усилий на рукоятках управления нет.

Одной из модификаций гидрораспределителя типа Р75 является вариант без предохранительного клапана. Если такой гидрораспределитель последо вательно соединить с вышеописанным распределителем, то можно получить гидроаппарат, управляющий работой шести гидродвигателей. Гидрораспре делители Р75 выпускаются на расход Q = 80 л/мин и давление р = 16 МПа.

Вариантом моноблочного многозолотникового распределителя является четырехзолотниковый гидрораспределитель с гидравлическим управлени ем типа ГГ432 (см. рис. 4.12). Все золотники этого гидрораспределителя трех позиционные;

потоки управления В подводятся к ним через специальные блоки управления;

в исходное (нейтральное) положение золотники возвра щаются пружинами. В конструкции гидрораспределителя имеется напор ный клапан 1 непрямого действия, которым ограничивается давление на уча стке гидросистемы «насос — гидрораспределитель». При нейтральном поло жении всех золотников рабочая жидкость по центральному переливному каналу Т отводится на слив. При включении любого из золотников слив отделяется от насоса и рабочая жидкость по гидролиниям А может поступать к исполнительным механизмам.

К верхнему золотнику подключают гидродвигатель, который может ра ботать как параллельно с другими гидродвигателями, так и индивидуально.

В последнем случае другие три золотника должны быть переведены в ней тральное положение.

Завод изготовитель выпускает гидрораспределители с шестью различны ми исполнениями золотников и поставляет их потребителям вместе со встро енной гидроаппаратурой стыкового присоединения.

Встроенные клапаны 3 исключают разрыв сплошности потока в напор ной гидролинии в случае, когда вектор нагрузки совпадает с вектором скоро сти движения выходного звена гидродвигателя. Встроенный клапан 2 ис ключает обратный поток рабочей жидкости в момент включения гидродви гателя, находящегося под нагрузкой, или в случае резкого падения давления на участке гидросистемы «насос — гидрораспределитель». Гидроаппарату ра стыкового присоединения крепится к корпусу гидрораспределителя: на порные клапаны 5 служат для ограничения давления на участке гидросис темы «гидрораспределитель — гидродвигатели», а обратные клапаны 4 — 4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА Рис. 4. Гидросхема гидрораспределителя ГГ для подпитки из сливной линии С напорных гидролиний в случае возникно вения в них разряжения.

При необходимости к линии Т через специальный патрон можно последо вательно подключить другой такой же гидрораспределитель. Гидрораспреде лители ГГ432 выпускают на расход Qн = 360 л/мин и давление рн = 32 МПа.

Аналогичные конструкцию и техническую характеристику имеют гидрорас пределители типа ГГ332 с тремя золотниками [3].

180 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Примером секционных гидрораспределителей могут служить распреде лители типа Р (Р20.160, Р25.160 и Р32.160) с ручным управлением, которые собираются из различных по назначению секций [3;

31]. Наибольшее число секций в таких гидрораспределителях может достигать 10. Секции имеют встроенные напорные и обратные клапаны. При монтаже гидрораспределите ля золотники секций можно подключать последовательно или параллельно.

Конструкции золотников гидрораспределителей рассматриваемых схем практически одинаковы и отличаются лишь отдельными размерами, спосо бом управления и установкой золотника в нейтральное положение. В чугун ном корпусе 1 (рис. 4.13), который является основной базовой деталью, рас положен золотник 2 и выполнены основные каналы для подвода рабочей жидкости, ее слива и подключения цилиндров. Золотник может приводить ся в действие с помощью ручного, электрогидравлического или гидравличе ского управления. Возврат золотника в нейтральное положение осуществля ется с помощью пружин 3, которые расположены в крышках 4, закрываю щих корпус с торцевых поверхностей. При ручном управлении пружин нет, а для фиксации положения рычага и золотника установлен шариковый пру жинный фиксатор 5 [8].

Гидрораспределители типа Р выпускают на расход Qн = 100, 160 и 250 л/мин и давление рн =16 МПа. Они применяются в системах, работающих на маслах: в летнее время ИГП 18, ИГП 30, ИГП 38 (ТУ 38 101.413 78), ВНИИ НП 403 (ГОСТ 16728 72), ИГНСп 20 (ТУ 38.101.798 79) при температуре Рис. 4. Гидрораспределители Р202, Рн202 и Р323, Рн323 с управлением:

а — ручным;

б — электрогидравлическим;

1 — корпус;

2 — золотник;

3 — возвратные пружины;

4 — крышки;

5 — шариковый пружинный фиксатор.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА 1 2 3 4 5 6 2 7 1234562785293 82 575  7 2252295 9 99  82 57 4 624529 7 225294 9732 34567689 6 5 229729775 677572687 2452897982 7 42 724567445682 96 5 2 77 44274 !44 21"24 25 257 7 #  24442$442% 68 4&"2977# ' 2296 5 2 77 44274 34567689 6 5 22928'728#  72444"297 54 4 7# 2 572429482 64296 5 2 77  74 ( 824 258257 7 2 $442% 68 4&"2977' 2296 5# 2  2 77 44274 34567689 6 5 22928  7584"28 7244 24294# 72 64296 5 2 77 44274 )) ( 824 258257 7 2 $442% 68 4&"2977' 2296 5# **2  2 77 44274 34567689 6 5 22928' 758429297 54 4 28 7 ++2 44429482 64296 5 2 77  74 ( 824 258257 7 2 $442% 68 4&2296 5 2 77 # 44274,, 5 2-2 2.2 96 5 2 77 4 /2 "2 2.2 6874 2 77 4/2 "2 "2 "2 2.2 6497 544#   42797772 78/21"2 2.24442% 68 4256%4424567%6784- от +1 до +70 оС и в зимнее время ВМГЗ (ТУ 38.101.479 74) и МГЕ 10А (ТУ 38.101.572 75) при температуре до –40°С [8], (см. табл. П7).

Эти гидрораспределители выпускаются Ульяновским заводом гидроап паратуры, часть из них применяется на машинах лесной промышленности.

На лесозаготовительных машинах применяются гидрораспределители с электрическим и электрогидравлическим управлением УЧ 690 4144А, ДУ 5, ДУ 10, ДУ 16, ПР 28, РСГ 25, ДСТ 20 и др. Для этих моделей харак терны схемы, приведенные в табл. 4.4 [8].

На рис. 4.14 дана схема секционного гидрораспределителя машины ЛП 19А;

он управляет гидромотором правой гусеницы, стойкой захвата, стре лой и зажимными рычагами и состоит из напорной секции 1, четырех золот 182 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН никовых рабочих секций 2, 7, 8, 9, промежуточной 4 и сливной 10 секций.

Каждая секция выполнена отдельно, они состыкованы между собой и стяну ты болтами. Между секциями для уплотнения установлены стальные про кладки и резиновые кольца [8].

Напорная секция 1 имеет предохранительный клапан 16, отрегулирован ный на давление 25,0 МПа, и перепускной клапан 17. Она служит для пода чи рабочей жидкости к рабочим секциям 2, 7, 8 и 9 распределителя. Рабочая жидкость от насоса поступает к каналу Х. Если все золотники установлены в нейтральное положение, то рабочая жидкость попадает в канал В и далее — на слив в бак. Со сливным каналом связаны также каналы А, Б, С. При пере мещении золотников вверх и вниз нагнетательный канал S может соеди няться с полостями N или M, которые связаны с камерами цилиндра.

Если золотник II будет передвинут вверх, рабочая жидкость из канала Х через перепускной клапан 6 поступает в канал S, далее в полость М и оттуда в нижнюю камеру цилиндра. Из верхней камеры цилиндра рабочая жид кость будет вытесняться в полость N и далее по каналу А, который обходит золотники, сливается в бак. При перемещении золотника вниз полость N соединяется с каналом S, а полость М — со сливным каналом Б. При этом направление движения рабочей жидкости в трубопроводе, соединяющем рас пределитель с гидроцилиндром, изменяется. При перемещении золотника вверх или вниз пружина 12 сжимается тарелками 13 и при отпускании руко ятки устанавливает золотник в нейтральное положение. Золотники I, II, III Рис. 4. Схема и конструкция четырехзолотникового распределителя машины ЛП 9:

1 — напорная секция;

2, 7, 8, 9 — рабочие секции;

3 — золотник;

4 — промежуточная секция;

5, 6 — обратные клапаны;

10 — сливная секция;

11 — фиксатор;

12 — золотник опускания стрелы;

13 — тарелка;

14 — хвостовик;

15 — стаканы;

16 — предохранительный клапан;

17 — перепуск ной клапан;

М — полости;

Х, А, В, S, C, Б — каналы;

Q, R — направления движения золотника.

4. РЕГУЛИРУЮЩАЯ И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА не имеют специальных фиксаторов, удер живающих их в рабочем положении. Зо лотник IV, управляющий гидромотором гусеницы, имеет пружинный фиксатор 11.

Перепускные клапаны 17 и 6 позволяют рабочей жидкости перетекать только в од ном направлении. К полостям N и М под ключены предохранительные клапаны, отрегулированные на давление 20 МПа;

они установлены на корпусах секций [8].

В настоящее время наряду с гидрорас пределителями с цилиндрическими зо лотниками в гидроприводах применяют гидрораспределители с плоскими золот Рис. 4. Гидрораспределитель никами, которые более технологичны и с плоским золотником просты в изготовлении, чем цилиндриче ские. На рис. 4.15 представлена схема гидрораспределителя с плоским золотни ком. Золотник 2 совершает поступательное движение относительно корпуса 1, соединяя соответственно гидролинии А и Б то с напорной линией, то со сливом.

Пружина 3 через втулку 4 диаметром D прижимает золотник к плоскому основанию силой Рп, обеспечивая тем самым герметичное разделение кана лов в корпусе распределителя при малом значении рабочего давления. Если же давление насоса р велико, то суммарная сила прижатия Р может быть выражена следующим образом:

1D P 2 Pп 3 p. (4.1) В формуле (4.1) существенную роль играет второе слагаемое. Распреде лители с плоским золотником используют в системах с давлением более 20 МПа, обеспечивая при этом минимальные утечки рабочей жидкости.

При проектировании гидравлических систем расчет гидрораспределителей с цилиндрическим золотником проводится по трем основным направлениям:

§ определение конструктивных размеров, обеспечивающих заданный расход;

§ определение усилий управления;

§ расчет потерь давления в гидрораспределителе.

Размер проходных сечений определяется расходом и заданной скоростью рабочей жидкости. Скорость рабочей жидкости в каналах распределителей принимается в 2...2,5 раза выше, чем скорость в гидролиниях, и составляет 6...15 м/с [2;

4;

11].

Формула (4.2) для определения расхода через дросселирующий гидро распределитель аналогична формуле для расчета квадратичного дросселя (4.31). Только, в отличие от регулируемого гидродросселя, который изменя ет расход от 0 до Qmax, дросселирующий распределитель изменяет расход от +Qmax до –Qmax, совмещая в себе функции дросселя и распределителя.

21p Q 2 3bnx, (4.2) 184 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН где m — коэффициент расхода, m = 0,61...0,65;

b — ширина окна золотника, м;

n — число окон распределителя;

х — смещение золотника, м;

Dр — пере пад давления в щели распределителя, Па;

r — плотность жидкости, кг/м3.

Основным достоинством золотниковых распределителей является их ком пактность и разгруженность от осевых сил, создаваемых давлением рабочей жидкости. Вследствие этого для управления распределителем требуются зна чительно меньшие силы, чем для дросселей. При определении необходимого усилия управления распределителем следует, помимо сил инерции и тре ния, учитывать действие гидродинамической силы. Осевая гидродинамиче ская сила возникает вследствие дросселирования рабочей жидкости в окне распределителя и направлена в сторону, противоположную направлению скорости дросселируемого потока рабочей жидкости, т. е. гидродинамиче ская сила стремится сместить золотник к нулевому положению. Гидродина мическая сила прямо пропорциональна расходу и скорости жидкости в окне распределителя и определяется выражением Fгд = 2m2bnxcosbDp, (4.3) где b — угол наклона вектора гидродинамической силы к оси золотника, обычно b = 69°.

Для уменьшения гидродинамической силы проводят различные конст руктивные мероприятия (профилирование каналов золотников и втулок и т. п.) [4].

Пример. Определить основные размеры цилиндрического золотника рас пределителя 4/3. Давление в напорной линии до золотника рп = 20 МПа.

Перепад давлений при нагрузке Dрн = 18,5 МПа. Расход через распредели тель Q = 50 л/мин. Рабочая жидкость — минеральное масло, плотность r = 900 кг/м3;

коэффициент расхода m = 0,61.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 16 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.