Двукратного действия

Рис. 4.12. Схема рабочих органов пластинчатого гидромотора

В нем из-за переменности направления вращения пластины 3 могут устанавливаться только радиально. Переменность частоты вращения и, следовательно, отсутствие стабильных центробежных сил, выдвигающих пластины, требует применения их принудительного выдвигания. Для этого используются показанные на рис. 4.12 пластинчатые пружины 2 под торцами пластин 3. Так как из-за возможных усталостных разрушений пружины могут являться элементами ненадежности, для ведения пластин используют также внутренние кулачки, эквидистантно повторяющие профиль статора. При малых п пластины опираются на них внутренними торцами 4.

КПД пластинчатых гидромоторов достигает величин порядка 0,8. В них основные потери - механические, составляющие три четверти всех потерь энергии.

В шестеренных гидромоторах большие значения коэффициента

(4.13)

вызывают неравномерность вращения и пульсации давления в гидропередаче, поэтому шестеренные гидромоторы применяют сравнительно мало.

Вращательное движение (поворот на угол больше 360°) также может быть выполнено различными пневмомоторами. Пневмомоторы бывают пластинчатого, шестеренного, радиально- и аксиально-поршневого типа.

Пневмомотор пластинчатого типа состоит (рис. 4.13, а) из эксцентрично расположенных статора 1 и ротора 2.

а - схема; б - характеристика; в - конструкция

Рис. 4.13. Пластинчатый пневмомотор

В продольных пазах ротора перемещается несколько пластин 3. Статор с торцов закрывают крышками, в которых имеются отверстия для впуска и выхлопа воздуха. Участок ВВ' статора является впускным, а участок СС' - выхлопным. При движении от точки А по направлению к впускному участку статора пластина а преодолевает сопротивление сжатого воздуха. Как только пластина а пройдет кромку В, давление по обе стороны пластины уравнивается и сохраняется до тех пор, пока она не пройдет кромку В'. Тогда давление сжатого воздуха на пластину а со стороны впускного отверстия начинает превышать давление с другой стороны, и усилие, возникшее вследствие разности давлений, создает крутящий момент, направленный по часовой стрелке. Типовая характеристика пластинчатого пневмомотора приведена на рис. 4.13, б. Максимальная мощность на выходном валу достигается примерно при повышении частоты вращения ротора 2 до 50 % от максимально возможной частоты вращения на холостом ходу, т.е. без нагрузки. Максимальная частота вращения выходного вала пневмомотора зависит от размеров пневмомотора и его рабочего давления и достигает 20 000 об/мин и более. Диапазон выходной мощности пневмомотора - от долей кВт до десятков кВт (конструкция пневмомотора показана на рис. 4.13, в).

4.4. Поворотные гидропневмодвигатели.

Поворотные гидродвигатели сообщают выходному звену ограниченное вращательное движение. На рис. 4.14, а изображен однопластинчатый двухкамерный, а на рис. 4.14, б - двухпластинчатый четырехкамерный двигатели.

а - двухполостный; б - четырехполостный; в - гидростатически

разгруженная пластина

Рис. 4.14. Поворотные гидродвигатели

В конструкции таких гидродвигателей много общего с пластинчатыми гидромашинами. Ротор 4 уплотнен радиально относительно наружного корпуса 3 подвижной 5 и неподвижной 1 пластинами, которые образуют две или больше дуговые камеры 2 и 2' - рабочие полости, о которые по каналам 6 подается и отводится жидкость. Для сокращения и устранения внутренних утечек по торцам ротора и пластин применяют подгонку боковых крышек с малыми зазорами, поджим одной из крышек с гидростатической разгрузкой или радиальные упругие уплотнения из резины или полимерных материалов. Надежное уплотнение торцов ротора является главной трудностью при создании таких гидродвигателей. Трение и утечки по торцам являются главными потерями энергии. Уплотняющие пластины выполняют для сокращения трения, как правило, гидростатически уравновешенными (рис. 4.14, в).

Момент, развиваемый каждой из подвижных пластин, равен

, (4.14)

где b - ширина ротора.

Угловая скорость ротора двухкамерного двигателя составляет

. (4.15)

При четырехкамерном гидродвигателе развиваемый момент увеличивается, а угловая скорость уменьшается в 2 - раза. Так как применение многокамерных систем сокращает возможный угол поворота ротора, число камер более четырех применяют редко.

Одна из наиболее распространенных конструкций поршневого поворотного пневмодвигателя представлена на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Поворотный пневмодвигатель поршневого типа

Поворотный пневмодвигатель представляет собой пневмоцилиндр 1, шток 2, выступающая часть которого выполнена как зубчатая рейка 4, движущаяся во втулке 3. С рейкой-штоком сцеплена шестерня 5, жестко соединенная с выходным валом пневмомотора (ось 6 вала располагается перпендикулярно плоскости чертежа). Сжатый воздух попеременно подается в отверстия 7 и 8. Шток совершает возвратно-поступательные движения, а выходной вал - возвратно-поворотные.

5. НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИДРОПНЕВМОАППАРАТУРА

Под гидропневмоаппаратурой понимают устройства для управления потоком жидкости в гидроприводе или газа в пневмоприводе, посредством которых осуществляется регулирование этих приводов. Последнее может быть ручным или автоматическим, а с другой стороны - механическим, гидравлическим, электрическим или пневматическим.

5.1. Гидрораспределители.

Гидроаппаратами называют устройства, служащие для управления потоками жидкости: изменения или поддержания заданного давления или расхода, а также изменения направления движения потока. Среди всей массы гидроаппаратов можно выделить три наиболее характерных типа.

1. Гидрораспределители, основным назначением которых является изменение согласно внешнему управляющему воздействию направления движения потоков жидкости в нескольких гидролиниях. Наиболее широко применяются золотниковые гидрораспределители.

2. Клапаны - устройства, способные изменять проходную площадь, пропускающую поток, под его воздействием. Основное назначение клапанов поддерживать в полостях гидросистем давление жидкости в заданных пределах независимо от пропускаемого расхода (напорные и редукционные клапаны), ограничивать в безопасных пределах повышение давления (предохранительные клапаны), допускать движение потока в одном определенном направлении (обратные клапаны).

3. Дроссели - регулирующие устройства, способные устанавливать определенную связь между перепадом давления до и после дросселя и пропускаемым расходом.

Часто гидроаппараты совмещают функции основных перечисленных типов. Например, гидрораспределители кроме распределительных функций часто выполняют функции дросселей, а клапаны используются как элементы, распределяющие потоки. Гидроаппараты совместно с гидромашинами (насосами и гидродвигателями) образуют гидросистемы и, в частности, гидропередачи.

Гидрораспределители разделяют по типу запорно- регулирующих элементов на золотниковые, крановые и клапанные.

Четырехщелевой золотниковый распределитель, выполняющий функции как переключателя, так и регулирующего органа, показан на рис. 5.1.

5 6

а - течение через уплотняющую щель; б - течение через рабочую

щель; в - разрез по окну

Рис. 5.1. Четырех щелевой золотниковый распределитель

Показанный на рис. 5.1 золотниковый распределитель предназначен для управления движением жидкости по четырем гидролиниям. Распределитель имеет подвижный элемент - плунжер 7, расчлененный на запорно-регулирующие звенья 9, 11 и 16, и втулку 8 с окнами 10, 12 и 14.

Обычно к среднему окну 12 по линии 13 от питающей установки подводится жидкость () под давлением р₂. Отверстия 5 и 6 соединены с гидроцилиндром, а окна 10 и 14 - с отводящей линией 15, присоединенной к области слива жидкости, давление в которой мало. Для уменьшения утечек q зазор между плунжером 7 и втулкой 8 должен составлять 3 - 5 мкм, а размеры звеньев плунжера и окон должны быть такими, чтобы при среднем положении 1', 2', 3' , 4' рабочие кромки образовывали перекрытие окон , т.е. распределитель имел положительное перекрытие. В среднем положении он способен с точностью до утечек запирать поршень в гидроцилиндре. При смещении плунжера кромки переходят в положение 1, 2, 3, 4. Кромки 2 и 4 образуют рабочие щели (рис. 5.1, б), проходная площадь которых составляет

, (5.1)

где d - диаметр плунжера;

- полная ширина щели при среднем радиальном зазоре ;

- часть периметра втулки, образующая щель (рис. 5.1, в).

Кромки 1 и 3 образуют уплотняющие щели (рис. 5.1, а) протяженностью с проходной площадью

. (5.2)

Согласно рис. 5.1, уравнение расходов для отдающей полости 5, из которой в гидродвигатель направляется расход , имеет вид

, (5.3)

а для приемной полости 6

, (5.4)

где и - утечки через уплотняющие щели;

- коэффициент расхода для рабочей щели золотника.

Так как в, золотниковых щелях большей частью существует развитый турбулентный поток (Re > 1000), принимают .

Ввиду малой ширины уплотняющих щелей поток в них обычно ламинарный, поэтому коэффициент расхода , зависящий от давления, может быть получен из выражения для течения через эксцентрическую кольцевую щель. При неизношенном золотнике высокого качества изготовления утечки и малы и ими часто пренебрегают. Рассмотрим характеристику симметричного золотникового распределителя, образующего равные перекрытия со всеми кромками. Для него открытия рабочих и протяженность уплотняющих щелей одинаковы и поэтому потери давления , утечки и, следовательно, . На рис. 5.2 изображена характеристика золотникового распределителя.

Рис. 5.2. Характеристика золотникового распределителя

Линейность связи между расходом Q и смещением х_b является важнейшим свойством золотникового распределителя, как регулирующего устройства. Питание гидроприводов осуществляется большей частью насосными установками с переливным клапаном. Они подают жидкость при р_н » р » const. Если к штоку гидроцилиндра приложена постоянная сила F = S р_Г, то скорость поршня будет линейной функцией смещения х_b золотника. Если сила F или, что то же, р_Г переменны в не слишком больших пределах, то связь между силой F и смещением х_b при постоянной скорости поршня v = Q_Г /S также близка к линейной. Таким образом, золотниковый распределитель как регулирующий гидроаппарат позволяет осуществить простейшую наиболее удобную связь между х_b, v, и F при управлении гидродвигателями.

На рис. 5.3 показаны запорно-регулирующие элементы трех возможных типов: с «положительным» (t > m), нулевым (t = т) и отрицательным (t < m) перекрытиями.

а – положительным; б – нулевым; в - отрицательным

Рис. 5.3. Запорно-регулирующие элементы с перекрытием

При положительном перекрытии (рис. 5.1) образуются наиболее протяженные уплотняющие щели х_d с гильзой. Это уменьшает утечки или при выбранных допустимых утечках позволяет использовать распределители с большими зазорами d, что снижает трудоемкость изготовления и уменьшает износ золотника. Распределители со значительными положительными перекрытиями и зазорами d » 0,01 мм широко используют для позиционного перекрытия гидролиний. Для регулирования работы гидродвигателей они малопригодны, так как при переходе через нейтральное положение благодаря значительному х₀ (рис. 5.3, а) создают ощутимую зону нечувствительности, в которой гидродвигатель практически не реагирует на изменение смещения. Наиболее благоприятно для систем регулирования нулевое перекрытие, которое допускает отсутствие зоны нечувствительности. По причине технологических ограничений при изготовлении оно неосуществимо. Поэтому, как правило, для регулирующих золотниковых распределителей используют малое положительное перекрытие.

Золотниковые распределители с отрицательным перекрытием применяют сравнительно редко. Управление работой гидродвигателя при помощи такого распределителя возможно, но связано со значительными утечками, а регулировочные характеристики системы при этом нелинейны. Преимуществом негерметичного золотникового распределителя является большая плавность регулирования, исключающая возможность появления автоколебаний в гидропередаче, а также свободный перепуск жидкости через щели при нейтральном положении золотника и неработающем гидродвигателе, благодаря чему снижается потребление энергии насосом во время холостого хода гидропередачи.

В следящих гидросистемах, например, в гидроприводах станков золотниковые распределители выполняют функции чрезвычайно точного и чувствительного элемента управления работой гидродвигателей. При этом управление работой самих золотников производится маломощными электромагнитами, включенными в электронную систему, задающую процесс управления. Для таких золотниковых распределителей, кроме точности изготовления, необходимыми требованиями является, во-первых, стабильность пропускной способности щелей и, во-вторых, легкость перемещения.

Причиной нарушения стабильности пропускной способности щелей может являться облитерация - нарастание слоев поляризованных молекул жидкости на поверхностях, образующих щель. Из-за этого пропускная способность щели при одинаковом смещении золотника постепенно уменьшается. Если ширина щели мала (0,01- 0,02 мм) и ее стенки неподвижны, может произойти полное заращивание щели. Общепринятым методом борьбы с облитерацией является сообщение одной из поверхностей осцилляции в виде возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения с высокой частотой и малой амплитудой.

При перемещении золотника преодолеваются силы трения золотника о гильзу и силы гидродинамического происхождения, возникающие из-за перераспределения давления жидкости по поверхностям, образующим щели во время течения жидкости, по сравнению с распределением давлений в закрытом распределителе.

Силы трения могут быть велики при граничном трении в случае отжима золотника силами давления к одной из стенок. Отжим является следствием неизбежных при изготовлении и сборке конусности и перекосов, из-за которых закономерности падения давления в разных местах периметра уплотняющих щелей различны. Наиболее распространенный способ ослабления влияния этого явления - устройство канавок, выравнивающих распределение давления по периметру щели.

Явление отжима, усиливающего трение, не характерно для плоских золотников, в которых сравнительно просто достигается гидростатическое уравновешивание подвижного элемента. Золотник, показанный на рис. 5.4, состоит из торцовых гидростатических опор 2 и 6, разжатых между плоскостями 1 и 5 пружиной 3.

Рис. 5.4. Плоский гидростатический уравновешенный золотник

Гидростатические элементы центрируются кольцом 4 и уплотняются 0-образными резиновыми кольцами 9. Жидкость от питающей установки подводится по каналу 7 и при смещении золотника ухватом 11 направляется в одно из окон 12, ведущих к управляемому объекту. При этом областью слива жидкости из другого окна является полость, в которой расположен золотник. Размеры полостей и уплотняющих поверхностей на торцах 8 и 10 золотника выбирают так, чтобы силы давления на него сверху и снизу были одинаковы, и трение было обусловлено в основном лишь незначительным начальным поджатием пружиной. Согласно сказанному, плоские золотники относятся к числу наиболее чувствительных и применяются в точных следящих гидроприводах.

Цилиндрические и плоские золотниковые распределители удобны как для позиционного переключения, так и для регулирования работы гидродвигателей. Их главным недостатком являются утечки, которые не позволяют удерживать гидродвигатель под нагрузкой в неподвижном состоянии. В таких случаях для позиционного переключения предпочтительны клапанные распределители (рис. 5.5), имеющие увеличенные по сравнению с золотниками размеры и массу, но позволяющие герметично перекрывать гидролинии.

а - гидростатически уравновешенный запирающий элемент;

б - блок клапанных запирающих элементов с механическим

приводом для управления работой гидроцилиндра

Рис. 5.5. Клапанный распределитель

В закрытом положении клапан удерживает пружина 1 (рис. 5.5, а), а открытие производится надавливанием на головку 5. Чтобы силы, требуемые для открытия и удержания клапана в закрытом положении, были малы, запирающий элемент 3 помещен между разгрузочными поршнями 2 и 4 с уплотняющими кольцами. Схема клапанной коробки, обслуживающей гидроцилиндр с управлением работой клапанов при помощи кулачкового вала показана на рис. 5.5, б.

В менее ответственных случаях и при ограничении размеров для позиционного переключения используют малогабаритный крановый гидрораспределитель (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Крановый пробковый распределитель

Он имеет пробку 3, тщательно подогнанную по цилиндрической или конической поверхности к отверстию в корпусе 6, имеющем каналы 5 подвода, 7 отвода и 1 и 4 питания гидродвигателя. В пробке на двух уровнях выполнены отверстия 2. Между плоскими срезами пробки находятся уплотняющие перемычки 8. При повороте на 45° соединение гидролиний изменяется и может, в частности, осуществляться реверс гидродвигателя. При размещении мест присоединения гидролиний учтена необходимость гидростатического уравновешивания пробки: давления жидкости на две противоположные грани пробки всегда одинаковы. Этим уменьшается момент трения, преодолеваемый при повороте крана. Пробковые краны из-за значительных утечек и моментов трения для работы при высоких давлениях (р > 10 МПа) не применяют.

В более ответственных случаях при требовании малых размеров распределителя, но при высоких давлениях и необходимости высококачественной герметичности используют плоские поворотные краны (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Крановый торцовый, гидростатически уравновешенный распределитель

Герметичность обеспечивается возможностью обработки плоскостей 5, 6, 8 и 9 по высшим классам точности, а легкая управляемость - хорошей гидростатической уравновешенностью крана. Устройство крана такого типа близко по конструкции описанному выше плоскому золотниковому распределителю. На поверхностях 6 и 8 крана выполнены дуговые пазы 1’ и 2’, соединенные отверстиями 7. Отверстия 1 и 2 соединены соответственно с питающей установкой и областью слива, а отверстия 3 и 4 с управляемым объектом (гидродвигателем). Благодаря идентичности торцов 8 и 6 кран полностью гидростатически уравновешен и легко вращается при высоких давлениях. Поворот крана на 90° позволяет осуществлять реверс гидродвигателя, а поворот на 45° - его блокировку.

5.2. Пневмораспределители.

Рассматривая управление пневматическими исполнительными механизмами, такими как пневмоцилиндры, пневмомоторы, поворотные пневмодвигатели и др., можно выделить несколько видов воздействия на движение исполнительных органов: реверсирование (изменение направления движения на противоположное), начало и остановка движения рабочего органа; изменение скорости; изменение усилия, развиваемого пневмодвигателем.

Реверсирование, пуск и остановку пневмодвигателей осуществляют с помощью направляющей пневмоаппаратуры, к которой относят: пневмораспределители, обратные пневмоклапаны, пневмоклапаны быстрого выхлопа, пневмоклапаны последовательности. Основным элементом, с помощью которого изменяют направление движения пневматического цилиндра или мотора, является пневмораспределитель. На рис. 5.8, а, б показан способ реверсирования поршневого пневмоцилиндра двустороннего действия с помощью золотникового двухпозиционного пневмораспределителя с пневматическим управлением. На рис. 5.8, а показано положение распределительного золотника 6 в корпусе 1, при котором сжатый воздух из пневмолинии поступает в воздухопровод 2 и затем в поршневую полость 3 пневмоцилиндра. Одновременно штоковая полость 4 этого цилиндра соединяется с атмосферой через воздухопровод 5 и выхлопное отверстие 7. Шток пневмоцилиндра при этом положении распределительного золотника движется слева направо. Для изменения направления движения штока на противоположное необходимо подать через отверстие 9 пневматический сигнал в управляющую полость пневмораспределителя (рис. 5.8, б). При этом сжатый воздух через внутренние каналы распределителя из пневмолинии поступит в полость 4, а полость 3 пневмоцилиндра соединится с атмосферой. При этом изменяется направление движения штока. Условное обозначение двухпозиционного пятилинейного пневмораспределителя с пневматическим управлением показано на рис. 5.8, в.

Рис. 5.8. Схемы управления пневмоцилиндрами

Для реверса штока необходимо подать сигнал в управляющую полость золотника. Это можно осуществить с помощью двухпозиционного трехлинейного пневматического распределителя с механическим управлением и пружинным возвратом. На рис. 5.8, г показана схема управления возвратно-поступательным движением пневмоцилиндра. На штоке 1 пневмоцилиндра укреплен кулачок 2, который нажимает на выступающую часть 3 золотникового трехлинейного распределителя 4. Под действием кулачка сжимается пружина 6. Сжатый воздух из пневмолинии 5 через воздухопровод 7 поступает в управляющую полость 8 пятилинейного пневмораспределителя. Золотниковый элемент 10 переместится в крайнее правое положение, так как правая управляющая полость 11 посредством аналогичного трехлинейного распределителя 12 соединится с атмосферой 13. Шток 1 пневмоцилиндра начинает двигаться влево, освобождая шток 3. Шток 3 под действием пружины 6 поднимается вверх, соединив полость 8 пневмораспределителя 9 с атмосферой. Золотниковый элемент 10 останется на месте («запомнит» команду), сдерживаемый от случайных движений трением. Это положение золотника 10 будет сохраняться до тех пор, пока кулачок 2 не нажмет на выступающую часть 13 золотника пневмораспределителя 12. Затем происходит реверс штока 1.

Непрерывное возвратно-поступательное движение можно прервать, если в пневмолинию 7 встроить аналогичный показанным на рис. 5.8 трехлинейный распределитель, но с ручным переключением из одной позиции в другую и фиксацией золотникового элемента в каждом из указанных положений. Тогда одно какое-либо положение золотника будет соответствовать состоянию штока цилиндра остановки, а другое непрерывному возвратно- поступательному движению пневмопривода. Однако следует помнить, что остановка штока произойдет в каком-либо одном из крайних положений штока пневмоцилиндра. На рис. 5.8, д показано условное изображение двухпозиционного трехлинейного пневмораспределителя с механическим управлением и пружинным возвратом. Для остановки пневмоцилиндра в промежуточном положении применяют трехпозиционные пятилинейные пневмораспределители. На рис. 5.8, е показан такой пневмораспределитель в среднем положении, т.е. в положении остановки пневмоцилиндра. Это состояние создается в результате снятия пневматических сигналов с обеих полостей управления 1 и 6 пневмораспределителя 12. Золотниковый распределительный элемент 5 пневмораспределителя устанавливается в среднее положение пружинами 7 и 11. В результате этого внутренние каналы пневмораспределителя оказываются разъединенными между собой. Сжатый воздух в полостях 2 и 4 пневмоцилиндра оказывается изолированным от питающей пневмолинии 9 и каналов 8 и 10, связанных с атмосферой. Давление в полостях пневмоцилиндра выравнивается и, если активные площади с двух сторон поршня 3 равны, шток останавливается. Если теперь потребуется возобновить движение штока, пневмораспределитель путем подачи пневматического сигнала в его полость управления, например правую полость 6, переводится в левое крайнее положение и тем самым сообщает левую полость 2 пневмоцилиндра с питающей пневмолинией 9, а правую полость 4 с каналом 8. Шток пневмоцилиндра начинает двигаться вправо. На рис. 5.8, ж показан пятилинейный трехпозиционный пневмораспределитель в крайнем положении, соответствующем перемещению штока управляемого им пневмоцилиндра. На рис. 5.8, з показано условное изображение трехпозиционного пятилинейного пневмораспределителя с «закрытым центром» (т.е. все каналы разобщены между собой) и двусторонним пневматическим управлением. Остановка пневмоцилиндра с двусторонним штоком может быть произведена пневмораспределителем с «открытым центром», т.е. когда все каналы соединены между собой.

Остановка пневмоцилиндра в промежуточном положении может быть решена с помощью двух двухпозиционных трехлинейных пневматических распределителей (рис. 5.8, и). Оба пневмораспределителя 2 и 4 находятся в состоянии, когда пневматические сигналы на входах 1 и 5 управления пневмораспределителями 2 и 4 отсутствуют. Пневмораспределители находятся в положении, которое они принимают под действием пружин 7. Обе полости пневмоцилиндра сообщаются с атмосферой 6. Шток 3 пневмоцилиндра неподвижен. Для возобновления движения необходимо подать пневматический сигнал на один из входов 1 или 5 пневмораспределителей 2 или 4. Питание сжатым воздухом осуществляется через канал 8. Внешние пневмолинии - это воздухопроводы и каналы для прохода сжатого воздуха (в том числе и отверстия для связи с атмосферой), соединяемые в определенных сочетаниях при различных положениях распределительного элемента. Число внешних линий определяет «линейность» распределителя. По числу фиксированных положений распределительного элемента различают двух-, трех- и многопозиционные распределители. Многопозиционные распределители применяют редко. Наибольшее распространение получили двухпозиционные распределители, которые могут иметь одностороннее и двустороннее управление.

Под односторонним понимают такой вид управления, при котором для переключения распределительного элемента управляющее воздействие прикладывается только к одному чувствительному элементу и в одном направлении; при этом возврат в исходное положение происходит после снятия управляющего воздействия под давлением механической или пневматической пружины. При двустороннем управлении, чтобы распределительный элемент привести в заданное состояние, необходимо управляющее воздействие приложить к соответствующему чувствительному элементу или изменить направление действия.

К двух- и трехлинейным распределителям с односторонним управлением относят «нормально закрытые» (при отсутствии управляющего воздействия питающий сжатый воздух не проходит к выходному каналу распределителя) и «нормально открытые» (при отсутствии управляющего воздействия питающий сжатый воздух проходит к выходному каналу распределителя). Двухпозиционные распределители могут быть использованы как элементы памяти в пневматических схемах. Важным функциональным признаком распределителей является вид управления.

В качестве распределительного элемента применяют клапанное устройство, цилиндрический золотник, плоский золотник и крановое устройство. Схемы клапанных двухлинейных двухпозиционных пневмораспределителей показаны на рис. 5.9, а; трехлинейных - на рис. 5.9, б.

Рис. 5.9. Клапанные пневмораспределители

При нажиме на толкатель 3 отодвигается шарик 2, выполняющий функцию клапана, и соединяется вход 1 клапанного распределителя с выходом 4. Снятие усилия на толкатель 3 под действием пружины приводит шарик 2 в исходное положение. Пневмораспределитель пропускает сжатый воздух или нет. Трехлинейный пневмораспределитель отличается от описанного выше тем, что в толкателе 3 имеются отверстия 5, которые при отсутствии механического воздействия на толкатель соединяют с атмосферой выходное отверстие 4.

В распределителях с плоским золотником (рис. 5.10) потоки сжатого воздуха распределяются парой плоский золотник 1 - плита 2. Причем отверстия для прохода воздуха выведены на плоскую, тщательно обработанную поверхность плиты, по которой перемещаются золотник 1 с канавкой, попарно соединяющий между собой эти отверстия.

Рис. 5.10. Пятилинейный двухпозиционный пневмораспределитель

с плоским золотником

Золотник перемещается относительно плоскости с отверстиями с помощью привода, чаще пневматического (поршень 3), хотя для распределителей малого размера используют ручное, механическое и другие виды управления.

В крановых распределителях наибольшее распространение получил плоский поворотный золотник 1 (рис. 5.11). Обычно крановые распределители имеют ручное управление. На рис. 5.11, б показана схема соединения отверстий в трех положениях рукоятки кранового распределителя.

Рис. 5.11. Крановый пневмораспределитель

5.3. Гидроклапаны.

Клапаны используются в гидросистемах и гидропередачах в качестве автоматических регулирующих устройств.

Клапан (рис. 5.12) имеет запорно-регулирующий элемент 6, опирающийся в закрытом положении на седло 7, направляющую часть 3, обеспечивающую центровку клапана относительно седла, и пружину 2 (чаще с опорным шарниром 1), размещенные в корпусе 4. К камере 5 корпуса присоединены подводящий 8 и отводящий 10 каналы.

Рис. 5.12. Конический клапан прямого действия

В приведенном клапане открытие z изменяется в результате непосредственного воздействия потока жидкости пропорционально пропускаемому расходу Q. Такой клапан называют клапаном прямого действия. Клапаны гидросистем в отличие от насосных соприкасаются с седлом по достаточно острой кромке. При таком контакте и в случае ограниченного числа рабочих циклов (у насосных клапанов многие миллионы циклов) легче обеспечивается хорошая герметичность закрытого клапана. Основные типы кромочных запорно- регулирующих элементов это «конус на кромке», «кромка на конусе» и золотниковый. В отличие от насосных клапанов, работающих при малых перепадах р_к давлений, клапаны гидросистем используются во всем диапазоне давлений р_к, в том числе и при самых высоких давлениях (30 - 45 МПа). С ростом давлений увеличивается вероятность работы клапанов в режимах автоколебаний, что нежелательно.

При использовании в гидросистеме клапаны должны обеспечивать заданную герметичность, работать без автоколебаний и, что самое главное, иметь характеристику, т.е. зависимость перепада давления р_к от пропускаемого расхода Q (рис. 5.13), желаемой формы. Последняя зависит от свойств проточной части клапана и его пружины.

Рис. 5.13. Характеристика клапана

Чем больше p_к, тем круче возрастает характеристика. При использовании клапанов в качестве переливных или предохранительных, которые должны поддерживать по возможности постоянное давление насоса во всем диапазоне изменения его подачи, это свойство характеристики крайне нежелательно.

Герметичность закрытого клапана обеспечивается тщательной обработкой поверхностей запирающего конуса 6 (рис. 5.12) и кромки 9 седла 7, на которой формируется конусный уплотняющий поясок. Для этого твердость конуса должна быть выше твердости седла. Вторым условием для герметичности является хорошая взаимная центровка клапана и седла. Последнее условие содействует также работе клапана без колебаний, так как при плохой центровке клапаны отжимаются к одной стороне направляющей, где возникает сухое трение, ведущее к колебаниям при начале его подъема. С этой же целью желательно применение шарнирного поджатия пружины (поз. 1 на рис. 5.12). Без шарнира пружина может давать силу асимметрично приложенную к клапану, что также ведет к его отжиму и увеличивает возможность колебаний. Для предотвращения, колебаний струя, вытекающая из щели, должна быть устойчивой.

Для ослабления и гашения колебаний в клапанах высокого давления применяют различные демпфирующие устройства. Так, в клапане, изображенном на рис. 5.14, поверхность 1 поршня 2, на которую действует сила давления р₁, поднимающая клапан, сообщается с областью потока через малый зазор между поршнем и гильзой 3.

Рис. 5.14. Клапан прямого действия высокого давления

с выравненной характеристикой

Это затрудняет выдавливание жидкости из-под поршня при его колебаниях и гасит их. С этой же целью подклапанный объем 1 (рис. 5.15) сообщен с областью, находящейся под давлением р₂ через малое дросселирующее отверстие 2.

Рис. 5.15. Дифференциальный клапан

Применение всех перечисленных мер не исключает колебаний клапанов, работающих в системах с пульсирующий давлением, особенно если вблизи клапана расположены полости, которые при проявлении упругих свойств жидкости могут являться резонаторами. Поэтому вопрос устранения колебаний клапанов в конечном итоге решается рассмотрением их совместной работы с обслуживаемой гидросистемой.

Часто назначением клапана является ограничение давления р₁ перед ним (предохранительные и переливные клапаны) или за ним (редукционные клапаны). Во всех случаях желательно, чтобы регулируемое давление мало зависело от расхода Q, пропускаемого клапаном, т.е. чтобы его характеристика (рис. 5.13) была пологой.

Первым способом выравнивания характеристики является использование реакции струи, вытекающей из щели. Второй способ воздействия на форму характеристики - включение последовательно c щелью клапана дросселирующего устройства (например, показанное штриховой линией сопло 11 на рис. 5.12). Из-за его сопротивления давление в камере 5 поднимается, а в заклапанной области 14, соединенной с местом высокой скорости каналом 12, снижается. Эффект от использования дросселирования аналогичен эффекту от использования реакции.

В клапанах высокого давления (рис. 5.14 и 5.15) оба способа комбинируют, применяя и удар струи о головку клапана и дросселирующую щель (поз. 5 и 6 на рис. 5.14, и 6 и 5 на рис. 5.15).

Большое влияние на форму характеристики оказывает жесткость С пружины, которая должна быть по возможности мала. В клапанах высокого давления малое С при потребности в большой силе может быть получено только при большой пружине (рис. 5.14). Отметим, что комплекс гидродинамических мер по выравниванию характеристики, хорошо отработанных опытным путем, и малая жесткость пружины позволили получить у клапанов этого типа практически полную независимость р_к от Q при р_к до 63 МПа. Благодаря хорошему демпфированию клапаны вибростойки. Их недостаток - значительные размеры.

Компромиссным решением для сокращения размеров клапанов высокого давления является дифференциальный клапан (рис. 5.15). В нем давление р₁ действует на кольцевую площадь, которая может быть малой. Мала будет и сила, поднимающая клапан, а следовательно, и пружина, ее уравновешивающая. Недостатком клапана является плохая герметичность из-за обязательных утечек под действием р_к через зазор между направляющим поршнем 3 и корпусом 4.

Наиболее совершенными по форме характеристики, небольшим габаритным размерам и герметичности являются клапаны непрямого действия (рис. 5.16), в которых подъемом основного запорно-регулирующего элемента 3 управляет малый вспомогательный (управляющий) клапан 5.

Рис. 5.16. Клапан непрямого действия

Основной клапан прижат к своему седлу 7 относительно слабой пружиной 2 а также силой давления р₁, так как заклапанная полость 4 соединена с подводящей 8 дросселем 1. Управляющий клапан 5 - малый клапан прямого действия с жесткой пружиной 6, и поэтому с крутой характеристикой. Клапан 5 установлен последовательно с дросселем 1 и при открытии они пропускают один и тот же расход. Характеристика клапана непрямого действия изображена на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Характеристика клапана непрямого действия

Слева показано поле характеристик управляющего клапана р_у = f (Q_у), дросселя р_д = f (Q_у) и их совместная характеристика (характеристика управляющего тракта) р_к = р_у + р_д = f (Q_у).

Редукционные клапаны (рис. 5.18) предназначены для поддерживания в отводимом потоке стабильного давления р₂, более низкого, чем давление р₁ в подводимом потоке. Их применяют при питании от одного насоса нескольких потребителей, требующих разных давлений.

Рис. 5.18. Редукционный клапан

Клапан состоит из запорно-регулирующего элемента 3, объединенного с уравновешивающим поршнем 1, и пружины 2, размещенных в гнезде корпуса 8, образующего седло 6 клапана. Для демпфирования возможных колебаний заклапанная полость 9 соединена с областью слива дросселем 10. Пружина стремится удержать клапан в предельно открытом положении, ограниченном упором 4. Давление р₂, в приемной камере 5 стремится клапан закрыть. Со стороны питающей камеры 5 гидростатические силы от действия давления р₁ по кольцевой площади отсутствуют, поскольку сила давления действует на запирающий элемент со стороны входа в щель и на уравновешивающий поршень. Поэтому давление р₁ на работу клапана непосредственно не влияет.

В гидросистемах довольно часто применяют клапаны, действующие по команде управляющего сигнала. Клапаны с гидравлическим управлением называют гидрозамками. В гидрозамок может быть легко превращен основной клапан 3 в клапане непрямого действия (рис. 5.16), если заменить управляющий клапан 5 золотником или вентилем, открываемым и закрываемым по команде извне. Широко распространены двухклапанные гидрозамки (рис. 5.19), служащие для запирания поршней гидроцилиндров в фиксированном положении при отсутствии подачи жидкости от питающей установки.

5.19. Гидрозамок для фиксации положения поршня

гидроцилиндра

Если во внешних гидролиниях 2 и 3 давление отсутствует, два герметичных обратных клапана 1 и 4 закрыты, гидроцилиндр заперт, а управляющий поршень 5 находится в среднем положении. При повышении давления в одной из внешних гидролиний управляющий поршень смещается в сторону меньшего давления и открывает клапан, обеспечивающий слив жидкости из полости гидроцилиндра, в сторону которой должен начать смещаться его поршень. Таким образом, блокировка гидроцилиндра снимается.

5.4. Пневмоклапаны.

Обратные пневмоклапаны предназначены для пропускания сжатого воздуха только в одном направлении (рис. 5.20).

Рис. 5.20. Пневмоклапан обратный

Клапан 3 находится в корпусе 2 и в свободном состоянии прижимается пружиной 4 к седлу (проход от отверстия 5 к отверстию 1 закрыт). При подаче воздуха в отверстие 1 клапан 3 отодвигается от седла, открывая проход к отверстию 5.

Клапан быстрого выхлопа (рис. 5.21) служит для повышения быстродействия пневмоприводов путем уменьшения сопротивления выхлопной линии.

Рис. 5.21. Пневмоклапан быстрого выхлопа

Применение такого клапана (рис. 5.21, в) обеспечивает увеличение скорости втягивания штока пневмоцилиндра 1 под действием пружины. При включении пневмораспределителя 5 сжатый воздух проходит через клапан быстрого выхлопа 3, который пропускает его в поршневую полость цилиндра по трубопроводу 2, обеспечивая перемещение поршня влево. При выключении пневмораспределителя 5 давление в трубопроводе 4 падает, клапан быстрого выхлопа переключается, обеспечивая выпуск воздуха из полости пневмоцилиндра в атмосферу, минуя трубопровод 4 и пневмораспределитель 5. На рис. 5.21, а показана схема клапана быстрого выхлопа. Отверстие 2 клапана присоединяется к полости цилиндра. Сжатый воздух от распределителя подводится к отверстию 1. Отверстие 3 соединяется с атмосферой. На рис. 5.21, а показано положение клапана быстрого выхлопа при наполнении полости пневмоцилиндра сжатым воздухом. На рис. 5.21, б показано положение клапана при быстром опорожнении этой же полости цилиндра.

Пневмоклапаны последовательности предназначены для контроля рабочего цикла по давлению (разности давлений) в пневматических системах управления путем подачи пневматического сигнала при возрастании контролируемого давления (разности давлений) до заданной величины. Такие клапаны применяют также для переключения пневматически управляемых узлов в системах, когда нельзя использовать конечные выключатели (например при переменной длине хода поршня). На рис. 5.22 приведена конструкция активного клапана последовательности.

Рис. 5.22. Пневмоклапан последовательности

Чтобы избежать ложного сигнала до начала и при движении поршня цилиндра, предусмотрен дифференциальный поршень 2, полости которого сообщаются с напорной (отверстие Цн) и выхлопной (отверстие Ца) полостями цилиндра. Так как до начала движения и при движении поршня цилиндра разность давлений в его полостях меньше, чем после окончания хода, дифференциальный поршень 2 надежно удерживается в верхнем положении пружиной 3, настраиваемой винтом 5, и давлением в выхлопной полости, действующим на большую площадь поршня 2. После прохода поршня цилиндра в крайнее положение и его останова давление в напорной полости становится равным давлению в магистрали, а в выхлопной полости - атмосферному. Вследствие этого поршень 2, преодолевая действие пружины 3, перемещается вниз и через толкатель 4 перемещает клапан 1, тем самым соединяя его выход 0 с каналом питания П. На выходе образуется пневматический сигнал, который может использоваться для реверса этого пневмоцилиндра или управления работой других элементов схемы.

Устройство, открывающееся для сброса сжатого воздуха в атмосферу при превышении установленного давления воздуха и закрывающееся при восстановлении его до величины, близкой к заданной, называют предохранительным клапаном. В промышленности нашли применение предохранительные клапаны прямого действия пружинного типа с диаметрами условных проходов до 25 мм. На рис. 5.23 показан предохранительный клапан прямого действия.

Рис. 5.23. Предохранительный пневмоклапан

При превышении заданного давления, определяемого настройкой пружины 3, клапан 2 отходит от седла 1, обеспечивая свободный выход воздуха в атмосферу. Приспособление для принудительного открытия дает возможность продувкой проверить исправность клапана. При приложении усилия к кольцу 5 пружина сжимается и клапан 2 освобождается от ее воздействия. Если клапан не заклинен, то он отходит от седла, обеспечивая выход сжатому воздуху. Для исключения возможности перенастройки клапана применен защитный колпачок 4.

5.5. Гидравлические дроссели.

Назначение дросселей - устанавливать желаемую связь между пропускаемым расходом и перепадом давления до и после дросселя. По характеру рабочего процесса дроссели являются гидравлическими сопротивлениями с регламентированными характеристиками. Применение дросселей в качестве регулирующих элементов требует от них двух качеств:

1) возможности получения заданной характеристики, т.е. зависимости р = f (Q) желаемого вида;

2) сохранения стабильности характеристики при эксплуатации, а именно ее малой зависимости от изменения температуры (от вязкости) жидкости, неподверженность засорениям, облитерации.

Рассмотрим с этих позиций главные типы гидравлических сопротивлений и оценим возможность их использования в качестве регулирующих дросселей.

Использование к качестве дросселей капилляров, т.е. длинных трубок со значительными сопротивлениями трения в зоне ламинарного течения позволяет получать дросселирующие элементы с линейнойвзаимосвязью между расходом Q и потерей р давления, что весьма желательно. Линейные ламинарные дроссели применимы только при малых скоростях жидкости, т.е. при малых значениях потери р (обычно р < 0,3 МПа) и в условиях достаточно стабильной температуры при эксплуатации. Ввиду большой длины капилляров их выполняют обычно в виде винтов 1 (рис. 5.24) с прямоугольным сечением резьбы в хорошо подогнанной по наружному диаметру гильзе 2. Дроссель на рис. 5.24 регулируемый. Вращением винтовой головки 3 работающая длина l_К винта и, следовательно, характеристика дросселя могут изменяться.

Рис. 5.24. Винтовой дроссель

Из-зауказанных ограничений линейные дроссели с ламинарным течением, несмотря на удобный вид характеристики, применяют редко.

Капилляры с турбулентным течением жидкости имеют в широком диапазоне Q сложный характер зависимости р = f (Q), отличный от квадратичного из-за переменности коэффициента трения l. Поэтому квадратичные капиллярные дроссели применимы в условиях незначительных изменений р и Q, что соответствует условиям в предохранительном клапане при небольшом диапазоне изменения вязкости. Во избежание засорения и облитерации размер проходов капилляров должен быть не менее 0,6-0,8 мм при условии фильтрации жидкости. Широко применяют в качестве дросселирующих устройств местные сопротивления, используемые в зоне квадратичных режимов течения. Подбор сопротивлений дросселей выполняют опытным путем. На рис. 5.25 показан игольчатый регулируемый квадратичный дроссель на базе конусного клапана. Для плавности регулирования угол конусности b запирающего элемента делают по возможности малым (10-20°).

Рис. 5.25. Игольчатый дроссель

На рис. 5.26 показан крановый регулируемый дроссель с плоской дросселирующей щелью 1 в поворачиваемой пробке 2. Ориентировочно коэффициент расхода такой щели m » 0,8. Совместно со стенкой корпуса щель образует плоский сходящийся насадок 3 переменной угловой протяженности, устанавливаемой поворотом пробки при настройке. Для плавности регулирования щели делают узкими.

Рис. 5.26. Щелевой дроссель

В системах гидроавтоматики широко используются квадратичные дроссели для малых расходов, но с необходимостью обеспечения значительного понижения давлений. Из общего уравнения пропускной способности для местных сопротивлений видно, что такие дроссели должны иметь малую площадь S; следовательно они будут легко засоряться, облитерироваться, изменяя при этом характеристики. Поэтому получили распространение пакеты дросселей (рис. 5.27, а), составленные, как правило, из шайб с отверстиями, представляющими цилиндрические насадки.

а - с цилиндрическими насадками; б - с цилиндрическими

насадками и диаметральными щелями

Рис. 5.27. Пакетные дроссели

В пакете каждый насадок работает при малом перепаде давления и поэтому может иметь приемлемый размер прохода (d » 0,6 - 0,8 мм). Сопротивление пакета должно равняться сумме сопротивлений отдельных насадков, однако на практике это часто не соблюдается по причине взаимного влияния насадков в пакете. Это возможно при малых размерах l₁ и l₂ (рис. 5.27, а) и главным образом из-за сближения осей отверстий по углу расположения. В последнем случае струя из предыдущего отверстия влияет на условия втекания в последующее и сопротивление системы резко уменьшается. Сборка таких дросселей требует взаимной фиксации шайб. Этих недостатков не имеет пакет дросселей, изображенный на рис. 5.27, б, состоящий из шайб с центральными отверстиями и шайб сдиаметральными шлицами. В нем не нужны разделительные и безразлично взаимное расположение шайб при сборке. Шлицы, как и насадки имеют значительное сопротивление и поэтому в целом дроссели такого типа при реализации того же сопротивления имеют меньшее число шайб и более устойчивые характеристики. Важным свойством квадратичных дросселей, нарушающим стабильность их характеристик, является возможность их работы в режимах безотрывного и отрывного течений. Для дросселей, образованных цилиндрическими насадками, этого явления можно избежать, если на выходе из каждого насадка поддерживается достаточно высокое давление, исключающее кавитацию в нем. В этом отношении удобны пакетные дроссели.

6. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ

В общем случае под управлением понимают комплекс действий, направленных на достижение в каком-либо процессе определенной цели.

Основной целью гидро- и пневмоуправления различными машинами и станками является: поддержание, а также изменение в заданных пределах давлений и расходов рабочих сред. В настоящее время для этого применяют различные виды регулирования:

1) дроссельное;

2) струйное;

3) объемное;

4) объемно-дроссельное.

В гидросистемах применяют все четыре вида регулирования. В пневмосистемах из-за сжимаемости воздуха используют только два первых вида регулирования. 6.1. Типы гидроприводов.

Каждый объемный гидропривод содержит источник энергии, т.е. жидкости под давлением. По виду источника энергии гидроприводы разделяют на три типа.

1. Насосный гидропривод - гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого гидропривода. Он применяется наиболее широко. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы разделяют на гидроприводы с замкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от годродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса) и гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак). Для привода насоса в насосном гидроприводе могут быть использованы различные двигатели. В связи с этим, если в понятии насосного – гидропривода включают также приводящий двигатель, то, в зависимости от типа этого двигателя различают электрогидропривод, турбогидропривод, дизельгидропривод, мотогидропривод и т.д.

2. Аккумуляторный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используют в системах с кратковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов.

3. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость поступает в гидродвигатель из гидромагистрали. Напор рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, состоящей из одного или нескольких насосов и питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы: поступательного движения - с возвратно- поступательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидроцилиндров; поворотного движения - с возвратно-поворотным движением выходного звена на угол менее 360^ои с поворотными гидродвигателями; вращательного движения - с вращательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидромоторов.

Если в объемном гидроприводе отсутствует устройство для изменения скорости выходного звена, то такой гидропривод является нерегулируемым. Гидропривод, в котором скорость выходного звена можно изменять по заданному закону является регулируемым.

В некоторых случаях в насосном гидроприводе скорость выходного звена регулируется изменением скорости приводного двигателя (электродвигателя, дизеля и т. п.). Такое регулирование называется регулированием приводящим двигателем. Регулирование гидропривода может быть ручным, автоматическим и программным. Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называют стабилизированным. Следящим гидроприводом называют такой регулируемый гидропривод, в котором выходное звено повторяет движения звена управления.

Регулируемые гидроприводы широко используются в качестве приводов станков, прокатных станков, прессового и литейного оборудования, дорожных и строительных машин, транспортных и сельскохозяйственных машин и т. п. Такое широкое их применение объясняется рядом преимуществ (по сравнению с механическими и электрическими передачами), к которым относятся:

1) бесступенчатое регулирование передаточного числа в широком диапазоне и возможность передаточных отношений;

2) малая удельная масса, т.е. масса гидропривода, отнесенная к передаваемой мощности (0,2 – 0,3 кг на 1 кВт);

3) возможность простого и надежного предохранения приводящего двигателя от перегрузок;

4) малая инерционность вращающихся частей, обеспечивающая быструю смену режимов работы (пуск, разгон, реверс, остановка);

5) простота преобразования вращательного движения в возвратно - поступательное;

6) возможность расположения гидродвигателя на удалении от источника энергии и свобода компоновки.

Необходимо также считаться с недостатками гидропривода, а именно:

1) КПД объемного гидропривода несколько ниже, чем КПД механических и электрических передач, и, кроме того, он снижается в процессе регулирования;

2) условия эксплуатации гидропривода (температуры) влияют на его характеристики;

3) КПД гидропривода несколько снижается по мере выработки его ресурса из-за увеличения зазоров и возрастания утечек жидкости (падение объемного КПД);

4) чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необходимость достаточно высокой культуры обслуживания.

6.2. Принципиальные схемы гидроприводов.

На рис. 6.1 приведены три принципиальные схемы, соответствующие трем классам гидроприводов, которые различаются характером движения выходного звена. На рис. 6.1 приведены следующие обозначения: 1 – регулируемый насос, 2 – гидродвигатель (на схеме а им является гидроцилиндр, на схеме б – поворотный гидродвигатель и на схеме в – гидромотор), 3 – гидрораспределитель (на схеме а – двухпозиционный с управлением от кулачка и с пружинным возвратом, на схеме б – трехпозиционный с управлением от электромагнитов и на схеме в – трехпозиционный с ручным управлением), 4 – предохранительный клапан, 5 – бак.

а – поступательного движения; б поворотного движения;

в – вращательного движения

Рис. 6.1. Схемы гидропривода

Насос захватывает жидкость из бака и нагнетает ее в гидродвигатель через распределитель. Из гидродвигателя жидкость движется через другой клапан распределителя и сливается в бак. Предохранительный клапан отрегулирован на предельно допустимое давление и предохраняет систему гидропривода с приводящим двигателем от перегрузок. Для улучшения условий всасывания жидкости из бака и предотвращения кавитации в насосе в гидроприводе вращательного движения (рис. 6.1, в) применен бак с наддувом, т.е. с давлением газа над поверхностью жидкости выше атмосферного.

Изменение направления движения выходного звена гидродвигателя (реверсирование) осуществляется изменением позиции распределителя, а регулирование скорости этого движения - увеличением или уменьшением рабочего объема насоса.

На рис. 6.1 показаны принципиальные схемы гидроприводов с разомкнутой циркуляцией жидкости. Разрыв циркуляции происходит в баке, при этом исключается возможность реверсирования гидродвигателей путем изменения направления подачи насоса (реверса подачи). Для этой цели обязательно применение распределителей.

На рис. 6.2 показана схема гидропривода вращательного движения с замкнутой циркуляцией жидкости.

Рис. 6.2. Схема гидропривода с замкнутой

циркуляции жидкости

На рис. 6.2 изображены регулируемый насос 1 с реверсом подачи; регулируемый гидромотор 2 с реверсом вращения; предохранительные клапаны 3, защищающие гидролинии а и б от чрезмерно высоких давлений (каждая из них может оказаться напорной); система подпитки, состоящая из вспомогательного насоса 4, переливного клапана 5 и двух обратных клапанов 6 и предохраняющая гидролинии а и б от чрезмерно низких давлений (в целях избежания кавитации в насосе).

На рис. 6.1 и 6.2 изображены схемы гидроприводов раздельного использования, т.е. такие, в которых гидродвигатели расположены на расстоянии от насоса и соединены с ним трубопроводом. Это расстояние может измеряться метрами и даже десятками метров. Часто, особенно в самоходных машинах (тракторы, строительные, дорожные, сельскохозяйственные машины и др.), применяют гидроприводы в нераздельном исполнении. В них насос, гидромоторы гидроаппаратура расположены в общем корпусе и образуют компактную гидротрансмиссию, способную бесступенчато изменять частоту вращения ведомого вала и удобную для автоматизации управления приводимой машины. В таких трансмиссиях, заменяющих ступенчатые коробки передач, как правило используются регулируемые аксиально-поршневые гидромашины.

6.3. Объемное регулирование гидропривода.

В качестве регулируемых насосов и гидромоторов получили распространение роторно - поршневые и пластинчатые гидромашины. Введем в рассмотрение безразмерный параметр е регулирования гидромашины, равный отношению текущего значения рабочего объема V’_о к максимальному его значению V₀, т.е. .

Регулирование изменением рабочего объема насоса (рис. 6.1) заключается в плавном изменении спорости движения выходного звена гидродвигателя путем изменения параметра е_н. Минимальное его значение соответствует минимальному рабочему объему V'_он насоса и, следовательно, минимальной скорости выходного звена. Максимальная скорость последнего получается при е_н = 1, т.е. при . При закрытом предохранительном клапане скорост