Заказать звонок

phone.png  8(800) 550-42-20

Звонок по РФ бесплатно

mail.png   gidro@rg-gr.ru

time.png
График работы:
ПН-ПТ 08:00 - 17:00

Каталог товаров

Гидрораспределители. Типы. Устройство и схемы работы.

c04efe47e21c6eb0c9b2559162bd8bba.jpg

Гидрораспределители


Для работы гидросистемы (ГС) немаловажное значение имеет организация последовательности работы исполнительных гидродвигателей. Такая последовательность работы осуществляется при помощи направляющих гидроаппаратов, именуемые гидравлическими распределителями (ГР). ГР способны изменять направление потока рабочей жидкости (РЖ) за счет полного открытия или закрытия проходного сечения.

Гидравлический распределитель – гидравлический компонент, изменяющий направление, пуск или останов потока рабочей жидкости в гидравлической линии в зависимости от наличия или отсутствия внешнего воздействия. 

Для обеспечения высокой энергоэффективности гидросистемы, ГР должны обладать малыми утечками и сопротивлениями при протекании через их полости РЖ, минимальными усилиями при перемещении запорных элементов.


Гидравлические распределители различаются: 

• по условному диаметру проходного канала;

• по числу основных гидравлических линий (двухходовые, трех-, четырех- и многоходовые);

• по числу позиций запорного элемента (двухпозиционные, трехпозиционные и многопозиционные); 

• по типу запорного элемента (золотниковые, клапанные (седельные), крановые (пробковые));

• по способу позиционирования запорного элемента (без позиционирования, пружинный или гидравлический возврат, механическая фиксация в одном или нескольких положениях);

• по типу управления (механическое, электрическое, пневматическое, электропневматическое гидравлическое, электрогидравлическое);

• по типу коммутирующей гидросхемы запорного элемента.


Рассмотрим некоторые термины подробнее:

Условный диаметр

Под значением условного диаметра понимают внутренний диаметр трубопровода или канала, округленный до целого стандартного значения. Чем больше значение условного диаметра, тем больший расход РЖ может пропустить через себя ГР при прочих равных условиях.

Число основных гидравлических линий

Среди гидравлических распределителей различают двухходовые, трех-, четырех- и многоходовые в зависимости от количества подключенных внешних гидролиний, по которым подводится рабочая жидкость к ГР и отводится от него. В литературе часто «ходовые» заменяют на «линейные» и называют распределители двухлинейные, трехлинейные и т.д.

Число позиций запорного элемента 

Гидравлические распределители различаются по числу рабочих позиций запорного элемента (ЗЭ) в зависимости от управляющего воздействия. Таким образом, гидравлические распределители, чьи ЗЭ имеют всего две позиции называются двухпозиционными, три позиции – трехпозиционными, четыре и более – многопозиционными.



Устройство и типы гидрораспределителей


Гидравлические распределители разделяются между собой по типу запорного элемента:

  • Золотниковые;

  • Крановые (пробковые);

  • Клапанные (седельные)

Гидравлические распределители золотникового типа разделяются между собой по виду золотника – цилиндрический и плоский золотники.

Наибольшее распространение в применении получили ГР с цилиндрическим золотником. На рис. 1 представлена типовая схема работы двухпозиционного четырехлинейного распределителя с ручным управлением цилиндрическим золотником. В положении золотника 1, показанном на рисунке полость «Р» соединена со полостью «А», а полость «Т» с «В». Шток гидроцилиндра 3 выталкивается (смещается вправо). При перемещении рукоятки 2 вправо, золотник сместится в крайнее правое положение, направление потока РЖ изменится и шток гидроцилиндра изменит своё направление движения.           


                                                                                  

                                                                                                                      Рис. 1


Основным преимуществом такого типа ГР является уравновешенность от статических осевых сил рабочего давления, действующих на его пояски в противоположных направлениях.

Для перемещения цилиндрического золотника в корпусе 4 необходимо наличие радиального зазора между этими деталями. Зазор обычно составляет порядка 3÷7 мкм, что при рабочих давлениях делает такие распределители негерметичными. Этот недостаток не позволяет удерживать исполнительный механизм под нагрузкой неподвижно в течении длительного времени. ГР с цилиндрическим золотником имеют ограничение по максимальному давлению РЖ, составляющее не более 40МПа (400bar). При столь высоком уровне давления наблюдается эффект облитерации (процесс заращивания радиального зазора поляризованными молекулами рабочей жидкости). Ещё одним недостатком таких гидравлических распределителей является сложность точного изготовления внутренней поверхности корпуса.

Данных недостатков лишены ГР с плоскими золотниками.

Гидравлические распределители с плоскими золотниками можно подразделить на два вида – это ГР с плоскими поступательными и с плоскими поворотными золотниками.

На рис.2а представлена типовая схема работы двухпозиционного четырехлинейного ГР с ручным управлением плоским поступательным золотником. Плоский запорный элемент 1 скользит по зеркалу корпуса 3, поджатый к нему через втулку 4 пружиной 5 и усилием давления, действующим на втулку и запорный элемент. РЖ через центральное окно 9 подводится к полости «А» или «В» в зависимости от положения ЗЭ и отводится через дренажные окна 7 и 8. Форма окон показа на рис. 2б.


                                                                                  

                                                                                                                        Рис. 2а


                                                                                      

                                                                                                                         Рис. 2б


Крановые гидравлические распределители используют в качестве запорного элемента пробку. Пробка может быть двух типов – цилиндрическая и коническая, которая совершает поворотное движение относительно своей продольной оси.

Для уменьшения силы воздействия на рукоятке крана пробку иногда центрируют на подшипниках качения, например, игольчатых.

На рис.3 представлена типовая схема работы двухпозиционного четырехлинейного кранового распределителя с ручным управлением. Пробка 1 поворачивается в корпусе 2 рукояткой 3. РЖ через канал высокого давления 5 подводится к полости «А» или «В» гидроцилиндра 4 в зависимости от положения ЗЭ и отводится через канал линии слива 6.


                                                                      

                                                                                                                          Рис. 3


В гидросистемах машин, где требуется герметичность, а также в гидросистемах высокого давления (p>40МПа) используются клапанные (седельные) гидравлические распределители.

К преимуществам данного типа ГР можно отнести следующее: простота конструкции; большая надежность; обеспечение распределителем абсолютной герметичности.

К недостаткам данного типа ГР можно отнести: большие усилия, требующиеся для перемещения ЗЭ; один ЗЭ может соединять между собой только две полости (выполнять только одну логическую операцию). 

Перечисленные недостатки устранимы путем усложнения конструкции сопряженного с высокой точностью изготовления. Так, для уменьшения усилия на запорном элементе применяются разгрузочные системы от сил действующих давлений и пружин.

Запорный элемент клапанного ГР может быть, нескольких типов – конический, шариковый, тарельчатый.

На рис.4 представлена типовая схема работы двухпозиционного четырехходового клапанного (седельного) распределителя с ручным управлением. На оси 2 находятся четыре кулачка 3, которые при повороте оси воздействуют на соответствующие запорные элементы (клапаны) 4. В крайнем положении рукоятки 1, показанном на рисунке, клапаны II и IV находятся в крайнем нижнем положении. Через открытый клапан II рабочая жидкость поступает из полости «Р» в полость «А» гидроцилиндра 7, а из полости «В» через открытый клапан IV поступает в полость «Т». При повороте рукоятки как показано на рис. 4, клапаны I и III откроются, а клапаны II и IV закроются, тем самым направление потока рабочей жидкости изменится и гидроцилиндр сменит своё направление движения. За счет пружин 5 происходит поджатие клапанов к корпусу 6.

                                                                        

                                                                                                                            Рис. 4


Схема подключения гидрораспределителя


Тип управления в первую очередь зависит от величины усилия необходимого для перемещения запорного элемента. Величина усилия зависит от действия сил позиционирующих устройств, давления и потока рабочей жидкости. В гидравлических распределителях с расходом рабочей жидкости до 80÷100 л/мин и давлением до 35 МПа в большинстве случаев применяется прямое управление. Прямым управлением называется такое управление, при котором не происходит усиление входящего сигнала, предназначенное для перемещения ЗЭ. К данному виду управления относятся следующие типы: ручное, механическое и электромагнитное. С увеличением расходов в гидросистеме (свыше 100л/мин) усилия на ЗЭ возрастают.

При ручном типе управления (рис. 5) перемещение запорного элемента происходит за счет приложения мускульной силы оператора к управляющему органу. Управляющим органом может служить рукоятка, маховик, кнопка или педаль.


                                                                                     

                                                                                                                         Рис. 5


Управление запорными элементами при помощи электромагнитов находит широкое применение в связи с требованиями автоматизации процессов в технике и промышленности. Такой тип управления имеет высокую надежность из-за отсутствия пар трения, высокое быстродействие, малые габариты.

В большинстве гидросистем мобильной и промышленной техники применяются дискретные электромагниты. Такие электромагниты имеют два рабочих положения: выключено и включено.

На рис. 6а золотник ГР, находясь в нейтральном положении, соединяет полость нагнетания со штоковой полостью гидроцилиндра 3. При подаче напряжения на обмотки катушки электромагнита 1 происходит выталкивание якоря 2 вправо, являющегося хвостовиком золотника 4. До тех пор, пока на обмотки электромагнита будет подаваться напряжение золотник будет удерживаться в крайнем правом положении и соединять полость нагнетания с поршневой полостью гидроцилиндра и его шток будет выдвигаться. При отсутствии напряжения на обмотках золотник сместится влево под действием усилия позиционирующей пружины 5 и полость нагнетания соединится со штоковой полостью – шток гидроцилиндра начнет втягиваться.

                                                             

                                                                                    а)                                                                     б)

                                                                       Рис 6. Принцип работы электромагнитного управления


Существуют электромагниты с различным напряжением питания: 12В, 24В, 110В, 220В.

В гидросистемах, где требуется дистанционное пропорциональное управление приводом, используются пропорциональные электромагниты, при этом распределитель называют пропорциональным. В отличии от дискретных, пропорциональный электромагнит смещает якорь пропорционально току, протекающему через обмотку электромагнита. Частичное смещение золотника пропорционально току в обмотке электромагнита позволяет осуществлять управление расходом, протекающим через золотник. Следует отметить, что пропорциональный золотник в отличие от дискретного имеет на рабочих кромках специально спрофилированные канавки для достижения линейной зависимости расхода рабочей жидкости от смещения золотника.

Ещё одним типом управления является гидравлическое (пневматическое). Исходным положением золотника 1 (рис. 7а) является отсутствие внешнего сигнала управления «Х». В этом положении золотник удерживается позиционирующей пружиной 2. Рабочая жидкость поступает от линии нагнетания через ГР в штоковую полость гидроцилиндра 3. Поршневая полость соединена со сливной линией. При появлении внешнего сигнала управления «Х» давление РЖ (сжатого воздуха, если управление пневматическое), действующее на левый торец золотника, создает усилие, превышающее усилие сжатия пружины под противоположным торцом. Золотник смещается в крайнее правое положение (рис. 7б), соединяя поршневую полость гидроцилиндра с нагнетанием, а штоковую со сливом. Золотник будет удерживаться в таком положении до тех пор, пока под левым торцом будет действовать давление внешнего сигнала управления «Х». При снятии сигнала управления «Х», золотник займет первоначальное положение, поршневая полость соединится со сливом, а штоковая с нагнетанием и шток гидроцилиндра изменит направление движения.


                                                        

                                                                                              а)                                                                     б)

                                                                   Рис. 7. Принцип действия гидравлического (пневматического) управления


Если плавно изменять уровень давления внешнего сигнала управления «Х», то смещение золотника будет происходить пропорционально изменению этого давления. Такой распределитель также называется пропорциональным и его золотник имеет на рабочих кромках специально спрофилированные канавки.



Схема гидрораспределителя (графическое обозначение)


Графическое условное обозначение гидравлического распределителя составляют из блоков, примыкающих друг к другу, при этом количество блоков соответствует количеству занимаемых позиций запорным элементом. На обозначениях ЗЭ всегда указывается в нейтральной позиции, к которой подведены основные гидролинии. В каждом блоке позиции ЗЭ должны быть обозначены линии потоков рабочей жидкости, что будет являться его коммутирующей схемой. Условное обозначение типа управления производится в соответствии с ГОСТ 2.781-96.

В конечном счете условное графическое обозначение гидрораспределителя отображает коммутирующую схему, количество позиций золотника, метод позиционирования золотника в нейтральном положении, число основных подключаемых гидролиний, тип управления золотником.

Представленные на рис. 8-11 - обозначения распределителей расшифровываются следующим образом:

  • Трехходовой двухпозиционный распределитель с ручным управлением и пружинным позиционированием золотника в нейтрали – рис 8. Часто можно встретить следующее описание – Распределитель 3/2 с ручным управлением;

  • Четырехходовой двухпозиционный распределитель с электроуправлением и пружинным позиционированием в нейтрали (распределитель 4/2 с электроуправлением) – рис. 9;

  • Четырехходовой трехпозиционный распределитель с электроуправлением и пружинным позиционированием в нейтрали (распределитель 4/3 с электроуправлением) – рис. 10;

  • Четырехходовой трехпозиционный распределитель с ручным управлением и механической фиксацией в рабочих положениях (распределитель 4/3 с ручным управлением и фиксацией в положениях 1 и 2) – рис. 11;


                                                                                                             

                                                                                             Рис. 8                                                             Рис.9



                                                                                     

                                                                                            Рис. 10                                                           Рис.11


Все типы гидрораспределителей описанные в данной статье можно приобрести на нашем сайте или в розничном магазине. Возможна поставка гидроагрегатов и запасных частей по всей России и СНГ. Также, вы всегда  можете получить консультации по гидрооборудованию у наших специалистов.


Внимание! Данная статья авторская. При копировании ее с сайта обязательно указывать источник!

С Уважением,

Ярошук И.В.

Конструктор

Тел.: 8(800) 550-42-20 доб. 205

E-mail: ivy@rg-gr.ru