методичка по гидравлике. Учебное пособие для студентов направления 250400. 62 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
 Скачать 9.89 Mb.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 4
В целях изменения направления движения потока рабочей жидкости, а также для осуществления реверса рабочего органа станка или механизма, фиксирования гидродвигателя в заданном положении в системе гидропривода используются распределители потока. При изготовлении гидрораспределителей в качестве конструктивных материалов применяют стальное литье, модифицированный чугун, высоко- и низкоуглеродистые марки сталей, бронзу. Для защиты отдельных элементов распределителей от абразивного износа, поверхности скольжения цементируют, азотируют и т.п. Размеры и масса гидрораспределителей зависят от расхода жидкости через них, с увеличением которого они увеличиваются. По способу присоединения к гидросистеме гидрораспределители выпускают в трех исполнениях: резьбового, фланцевого и стыкового присоединения. Выбор способа присоединения зависит от назначения гидрораспределителя и расхода через него рабочей жидкости. По конструкции запорно-регулирующего элемента гидрораспределители подразделяются следующим образом: Крановые (запорно-регулирующим элементом служит кран). В этих гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости достигается поворотом пробки крана, имеющей плоскую, цилиндрическую, коническую или сферическую форму. Крановые гидрораспределители используются чаще всего в качестве вспомогательных в золотниковых распределителях с гидравлическим управлением. Клапанные (запорно-регулирующим элементом является клапан). В клапанных распределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем последовательного открытия и закрытия рабочих проходных сечений клапанами (шариковыми, тарельчатыми, конусными и т.д.) различной конструкции. Золотниковые (запорно-регулирующим элементом является золотник цилиндрической или плоской формы). В золотниковых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем осевого смещения запорно-регулирующего элемента. По числу фиксированных положений золотника гидрораспределители подразделяются: на двухпозиционные, трехпозиционные и многопозиционные. По управлению гидрораспределители подразделяются на гидроаппараты с ручным, электромагнитным, гидравлическим или электрогидравлическим управлением.
В крановых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости достигается поворотом пробки, имеющей плоскую, цилиндрическую, сферическую или коническую форму. На рисунке 5.1 показана схема включения кранового распределителя в системе управления силовым цилиндром. Пробка крана имеет два перпендикулярных, но не пересекающихся отверстия. Она может занимать два и больше угловых положения. Герметичность кранового гидрораспределителя обеспечивается за счет притирки пробки к корпусу крана. Для кранов с цилиндрической пробкой зазор между пробкой и корпусом принимают равным 0,01 ÷ 0,02 мм. В этих кранах вследствие износа пробки и корпуса зазор между ними, а следовательно, и утечка рабочей жидкости с течением времени увеличиваются, что является недостатком такого распределителя. Такого недостатка нет в крановых гидрораспределителях с конической пробкой. Рисунок 5.1 – Схема включения кранового распределителя Недостатком крановых распределителей является также необходимость разгрузки пробки от статических сил давления, которые прижимают пробку к одной стороне, увеличивая силу трения и затрудняя поворот пробки вокруг оси. По этой причине крановые гидрораспределители применяют в системах с рабочим давлением до 10 МПа. Чаще всего крановые гидрораспределители применяют в качестве вспомогательных в золотниковых гидрораспределителях с гидравлическим управлением.
В гидросистемах некоторых машин применяют также клапанные распределители (рисунок 5.2), которые просты в изготовлении и надежны в эксплуатации, а также могут обеспечить высокую герметичность. Затвора клапанов приводят в действие ручными, механическими и электротехническими устройствами. Из ручных устройств наиболее распространены клапаны с качающимся рычагом. В клапанном распределителе (рисунок 5.2 а) в нейтральном (среднем) положении качающегося рычага 1 оба клапана 2 и 3 находятся в своих гнездах; в этом положении клапанов канал b гидродвигателя отсоединен как от канала a, связанного с насосом, так и от канала c, связанного с баком. При повороте рычага 1 вправо с гидродвигателем соединяется канал a насоса, при повороте влево – канал c бака. Рисунок 5.2 – Клапанные гидрораспределители: а, б – с качающимся рычагом; в – с кулачковым приводом; г – с электромагнитным приводом Схема четырехходового клапанного распределителя представлена на рисунке 5.2 б. При повороте рукоятки 1 перемещается та или другая пара клапанов 2 или 3, обеспечивая подвод (отвод) жидкости к соответствующей полости силового цилиндра 4. Распространены также клапаны с кулачковым приводом (рисунок 5.2 в). На валике 3 находятся четыре кулачка 2, соответствующим образом ориентированные один относительно другого. При повороте валика кулачки воздействуют на штоки соответствующего конусного затвора 1, обеспечивая подвод рабочей жидкости в полости илового цилиндра 5 и ее отвод. В положении, показанном на рассматриваемом рисунке, жидкость от канала, связанного с насосом, поступает через открытый (утопленный) затвор 4 в левую полость силового цилиндра 5 и удаляется в бак из правой полости цилиндра через клапан. Остальные два затвора находятся в своих седлах. При повороте валика вступают в действие эти затворы, обеспечивая подвод жидкости в правую полость цилиндра 5 и отвод ее из левой полости. На рисунке 5.2 г представлена схема трехпозиционного клапанного распределителя прямого действия с двумя клапанами 1 и 4, управляемыми электромагнитами 2 и 3. При выключенных электромагнитах оба клапана прижаты пружинами к своим седлам. При этом магистраль нагнетания перекрыта, а полости гидродвигателя соединены со сливом. При включении электромагнита 2 клапан 1, сжимая пружину, переместится в крайнее левое положение и прижмется к левому седлу. В этом положении одна из полостей потребителя соединится с напорной магистралью. При включенном электромагните 3 и выключенном электромагните 2 сработает клапан 4, соединив вторую полость потребителя с магистралью нагнетания.
В золотниковых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется осевым смещением запорно- регулирующего элемента. Золотниковые гидрораспределители просты по устройству, многопозиционны, легко управляются, статически уравновешены от осевых сил давления жидкости. Такие гидрораспределители можно классифицировать по следующим признакам:
Принцип работы золотникового гидрораспределителя легко прослеживается на схеме рисунке 5.3. Поршни золотника (рисунок 5.3 а) перекрывают отверстия 1, 2; поршень гидроцилиндра фиксируется в заданном положении. При положении поршней золотника, изображенного на рисунке 5.3 б, рабочая жидкость поступает из насоса через отверстия 4, 1 в поршневую полость гидроцилиндра; поршень перемещается вправо. Рабочая жидкость из поршневой части гидроцилиндра через отверстия 2, 5 уходит в бак. При смене положения поршней золотника (рисунок 5.3 в) поршень гидроцилиндра перемещается влево. По числу фиксированных положений золотника гидрораспределители подразделяются на двухпозиционные, трехпозиционные, четырех- и многопозиционные. Рисунок 5.3 – Принципиальная схема работы золотникового распределителя По числу подводов (линий, ходов) гидрораспределители могут быть двухходовые (двухлинейные); трехходовые (трехлинейные), четырех- и многоходовые. В соответствии с этим в обозначениях гидрораспределителей первая цифра говорит о числе подводов. Например, из обозначения гидрораспределителя «4/2» можно понять, что он имеет 4 подвода, т.е. он четырехходовой (четырехлинейный). Вторая цифра в обозначении говорит о числе позиций. То же обозначение распределителя «4/2» говорит, что у него две позиции. Примеры обозначения распределителей приведены на рисунке 5.4. Рисунок 5.4 – Примеры условных обозначений гидрораспределителей: а – двухпозиционный двухходовой; б – двухпозиционный трехходовой; в – двухпозиционный четырехходовой; трехпозиционный четырехходовой Двухходовые распределители являются блокировочными: в одном положении золотника гидрораспределитель пропускает поток рабочей жидкости, в другом – блокирует. Такой распределитель, в частности можно применять для разгрузки насоса и всей гидросистемы от давления. Трехходовой распределитель может быть использован для управления работой гидроцилиндра одностороннего действия (рисунок 5.5). Четырехходовые гидрораспределители имеют наибольшее распространение в гидросистемах машин. При помощи таких гидроаппаратов каждая из рабочих полостей гидродвигателя может попеременно соединяться то с линией нагнетания, то с линией слива. Благодаря такому гидрораспределителю имеется возможность осуществить движение исполнительного механизма в обоих направлениях под действием рабочей жидкости. Рисунок 5.5 – Пример схемы включения трехходового гидрораспределителя Устройство ручного трехпозиционного четырехходового гидрораспределителя представлено на рисунке 5.6. Рисунок 5.6 – Схема ручного трехпозиционного четырехходового гидрораспределителя: 1 – рукоятка; 2 – ушко; 3 – передняя крышка; 4 – отверстие для отвода рабочей жидкости; 5 – отверстие для подвода рабочей жикости; 6 – корпус; 7 – дренажный канал; 8 – задняя крышка; 9 – фиксатор; 10 – золотник; 11 – серьга Переключение позиций распределителя осуществляется рукояткой 1, которая при помощи ушка 2 шарнирно присоединяется к золотнику 10. С корпусом 6 рукоятка шарнирно соединена с серьгой 11. Для фиксации каждого положения золотника служит шариковый фиксатор 9, помещенный в задней крышке 8. Утечки жидкости по золотнику со стороны передней крышки 3 исключаются манжетным уплотнением. Рабочая жидкость подводится через отверстие 5, а отводится через отверстие 4. Канал 7 – дренажный, служит для отвода утечек. Гидрораспределители с ручным управлением применяют в машинах ручного управления, когда продолжительность операций в различные циклы неодинакова (так, гидрораспределитель с ручным управлением применяется на лесном погрузчике: оператор переключает золотник механизма подъема челюстей лесопогрузчика лишь после того, как убедится в том, что пачка деревьев лежит на них). В гидрораспределителях с электромагнитным управлением переключение золотника происходит при помощи одного или двух электромагнитов толкающего типа. В гидрораспределителях с гидравлическим управлением переключение золотника происходит при помощи рабочей жидкости. Технические характеристики гидрораспределителей золотникового типа приведены в таблице 5.1. Таблица 5.1 – Техническая характеристика золотниковых гидрораспределителей
Гидробаки предназначены для питания гидропривода рабочей жидкостью. Кроме того, через гидробак осуществляется теплообмен между рабочей жидкостью и окружающим пространством; в нем происходит выделение из рабочей жидкости воздуха, пеногашение и оседание механических и других примесей. Рисунок 6.1 – Гидробак: 1 – указатель масла; 2– всасывающая труба; 3 – крышка; 4 – сапун; 5 – глазок; 6 – сливная труба; 7 – фильтр; 8 – сетчатый фильтр; 9 – заливное отверстие; 10 – магнитная пробка; 11 – крышка для слива рабочей жидкости; 12 – перегородки (успокоители) Гидробаки изготавливают сварными из листовой стали толщиной 1 ÷ 2 мм или литыми из чугуна. Форма гидробаков чаще всего прямоугольная. Внутри гидробака имеются перегородки 12, которыми всасывающая труба 2 отделена от сливной 6. Кроме того, перегородки удлиняют путь циркуляции рабочей жидкости, благодаря чему улучшаются условия для пеногашения и оседания на дно гидробака примесей, содержащихся в рабочей жидкости. Лучшему выделению воздуха из рабочей жидкости способствует мелкая сетка, поставленная в гидробаке под углом. Для выравнивания уровня жидкости в гидробаке перегородки имеют отверстия на выоте 50 ÷ 100 мм от дна. Заливку рабочей жидкости производят через отверстие 9 с сетчатым фильтром 8, имеющим ячейки размером не более 0,1 х 0,1 мм. Отверстие для заливки закрывают пробкой. Для контроля уровня рабочей жидкости в гидробаке служат указатель 1 или смотровой глазок 5. Для выравнивания давления над поверхностью жидкости в баке с атмосферным давлением служит сапун 4. Возможны случаи, когда давление в гидробаке отличается от атмосферного (избыточное давление или вакуум). Сливную и всасывающую трубы устанавливают на высоте h = (2 ÷ 3)d от дна бака, а концы труб скашивают под углом 45 °. При этом скос сливной трубы направлен к стенке, а всасывающей – от стенки. Такое расположение концов труб уменьшает смешивание жидкости с воздухом, взмучивание осадков и попадание примесей во всасывающую гидролинию. В верхней части сливной трубы может быть установлен фильтр. Дно гидробака имеет отверстие с крышкой 11 для спуска рабочей жидкости, периодической очистки и промывки гидроемкости. На дне также могут быть установлены магнитные пробки 10 для задержания металлических примесей. Крышка 3 бывает съемной. С гидробаком она соединяется через уплотнитель из маслостойкой резины. Для определения емкости бака выполняется тепловой расчет, целью которого является:
холодильников. Холодильники применяются также в гидросистемах большой мощности (более 20 ÷ 30 Квт);
значение в гидросистемах, в которых габариты резервуаров для рабочей жидкости не имеют строгих ограничений. С примером теплового расчета можно ознакомиться в источниках [3, 8]. На практике при выборе объема бака можно руководствоваться следующими правилами [6]:
0,3 ÷ 1,0 -минутной производительности насосов, но не менее 1,5 ÷ 2,0 объемам масла, циркулирующего в гидросистеме. В процессе эксплуатации гидропривода температура рабочей жидкости не должна превышать 55 ÷ 60 °С и в отдельных случаях 80 °С. Если поддержание температуры в пределах установленной не может быть обеспечено естественным охлаждением, в гидросистеме устанавливают теплообменники. В гидроприводах применяют два типа теплообменников: с водяным и воздушным охлаждением. Теплообменники с водяным охлаждением имеют небольшие размеры. В отличие от воздушных, они более эффективны, но требуют дополнительного оборудования для подачи охлаждающей жидкости. Теплообменники с водяным охлаждением целесообразно применять в гидроприводах стационарных машин, работающих в тяжелых условиях. Теплообменники с воздушным охлаждением выполняют по типу автомобильных радиаторов или в виде труб, оребренных для увеличения поверхности теплопередачи. Для увеличения эффективности теплопередачи поверхность теплообменника обдувается воздухом от вентилятора. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||