Гидрораспределители: описание, прицип работы, области применения

Принцип действия

Гидрораспределители делают из высококачественной стали, модифицированного чугуна или бронзы. Некоторые элементы обрабатывают для дополнительной защиты: их азотируют, цементируют и т. п. Размер и вес зависят от объемов рабочей жидкости. Чем ее больше проходит через систему, тем обычно внушительнее габариты и масса.

Рассмотрим элементарную схему работы гидравлического распределителя. В исходном состоянии жидкость из насоса не поступает в гидроцилиндр. Как только оператор смещает запорно-регулирующий механизм в какую-то сторону, она начинает поступать в соответствующую полость цилиндра, заставляя поршень начать движение. Жидкость, которую поршень начал вытеснять, спускается в бак. После выполнения задачи оператор возвращает механизм в начальное положение.

Устройства могут быть направляющими или дросселирующими. В первом случае распределитель только открывает или закрывает проходы для жидкости. В дросселирующих моделях предусмотрена возможность регулировать величину потока. Это происходит благодаря способности запорно-регулирующего механизма открывать канал не только целиком, но и частично. Плюсом подобных конструкций является отсутствие резких ударов при включении/отключении механизма.

Помощь в подборе оборудования

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

Получить консультацию:

Ваше сообщение было успешно отправлено!

Наши специалисты скоро свяжутся с Вами!

Преимущества использования золотниковых гидрораспределителей

Гидрораспределители золотниковые получили достаточно широкое распространение в гидравлических системах спецтехники и других механизмов, так как они имеют ряд преимуществ:

• Простота и невысокая стоимость изготовления. Конструкция имеет простое устройство и отличается ремонтопригодностью, при необходимости любые повреждения можно быстро устранить.
• Компактные размеры. Распределительный механизм не занимает много места, это расширяет возможности его применения в спецтехнике и других видах устройств, где применяются гидродвигатели.
• Небольшая масса. Распределитель не дает значительной нагрузки на основной корпус техники.
• Простое управление. Простейший вариант имеет всего три положения, перемещение золотника регулируется сигналами, которые подаются к магнитам.

Простота гарантирует такому распределителю высокую надежность – при соблюдении правил эксплуатации он редко выходит из строя. Рабочий элемент при необходимости можно заменить.

Разновидности

В зависимости от разновидности основного элемента, можно купить следующие гидрораспределители:

• золотникового типа;
• клапанного типа;
• кранового типа.

Золотниковые

В качестве главного элемента подобных распределителей используется золотник цилиндрической или плоской формы. В простейшей схеме все происходит так, как мы описали выше. В «спокойном» положении золотник перекрывает каналы. При его смещении влево жидкость поднимается в левую полость цилиндра, вследствие чего поршень движется вправо. Если же механизм сдвинуть вправо, жидкость станет заполнять уже эту сторону гидроцилиндра, заставляя шток втягиваться обратно. Процесс возвращения поршня в исходное положение обычно происходит быстрее, так как площадь заполнения меньше.

По количеству линий движения жидкости различают двух-, трех- и многоходовые гидрораспределители. Управление системой может быть ручным или гидравлическим, электромагнитным или электрогидравлическим. При использовании только мускульной силы задействуется кнопка, рычаг, поворотная рукоятка или ножная педаль. В случае механического устройства процесс запускается толкателем, роликом или пружиной. Давление бывает прямым гидравлическим и пневматическим.

Часто в системе используется сразу несколько золотников. Такие конструкции делятся на моноблочные и секционные. Если отделений несколько, они соединяются болтами. Запорно-регулирующий механизм для этого типа распределителей выпускается в трех исполнениях: с положительным, нулевым и отрицательным осевым перекрытием. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Преимуществом первого варианта является возможность фиксировать положение поршня. Минус: есть зона нечувствительности, в рамках которой исполнительный механизм не движется даже при наличии сигнала. У золотников с нулевым осевым покрытием такая область отсутствует. Их недостатком является достаточно высокая стоимость, связанная со сложностями при изготовлении. У моделей с отрицательным перекрытием зона нечувствительности минимальна. Негативный фактор здесь заключается в меньшей жесткости конструкции.

Крановые

Эти гидрораспределители регулируют потоки за счет поворота крановой пробки. Наибольшей популярностью пользуются изделия цилиндрической и конической формы. Также выпускаются плоские и сферические модели. Одной из важнейших характеристик подобных устройств является герметичность. Со временем зазор между пробкой и корпусом крана может увеличиваться, вследствие чего происходит утечка рабочей жидкости.

С такой неприятностью чаще всего сталкиваются пользователи гидрораспределителей с цилиндрической пробкой. Изначально зазор между поверхностями составляет 0,01…0,02 мм. По мере изнашивания конструкции, пробка и корпус начинают прилегать друг к другу не так плотно. Приходится либо смириться с постоянными потерями жидкости (все-таки они не слишком велики), либо покупать новое устройство. У моделей с конической пробкой эта проблема отсутствует, что делает их приобретение более выгодным.

Клапанные

Гидрораспределители, которые используют в качестве запорно-регулирующего элемента клапан, способны работать при высоком давлении. Если золотниковые конструкции ограничены номиналом 32 МПа, то клапанные могут выдерживать нагрузки в два-три раза больше. Вектор потока рабочей жидкости регулируется путем последовательного открытия/закрытия проходных каналов.

Когда требуется активировать двигатель, оператор перемещает стержень, на котором расположены выступы. В результате этого движения одна из пар клапанов открывается, и жидкость начинает движение по соответствующему каналу. Она либо поступает в гидродвигатель, либо сливается в бак. По окончании процесса стержень возвращается в исходное положение.

Клапаны для распределителей могут иметь самую разную форму, начиная от шариков и заканчивая конусами. Управляются они ручным, механическим или электротехническим способом. Из устройств, приводящихся в действие мускульными усилиями, наибольшее распространение получили элементы с качающимся рычагом. Во многих конструкциях открытие/закрытие клапанов осуществляется с помощью кулачкового привода.

Способность этих гидрораспределителей выдерживать серьезное давление влияет на габариты и вес изделий. Они значительно тяжелее и больше по сравнению с золотниковыми моделями, пропускающими столько же рабочей жидкости. Также следует учитывать резкую посадку клапанов на седло. Периодически могут возникать серьезные гидравлические удары, которые негативно сказываются на работе всей системы и сроке ее эксплуатации. Ввиду этого, подобные устройства не рекомендуется применять в конструкциях, где допускается большая инерция движущихся масс.

Предотвращение гидроударов

Одним из минусов использования гидрораспределителей такого типа является возможность гидроударов из-за резкого повышения давления в момент перекрыва6ния канала пояском золотника. Поскольку это происходит очень быстро, поток жидкости может остановиться моментально, в результате возникает риск гидроудара и повреждения механизма. Чтобы избежать таких ситуаций, распределитель комплектуется предохранительным клапаном, он помещается в корпус.

Еще одним вариантов для более плавного и безопасного открывания каналов является использование золотников с поясками конусной формы. Угол конуса не превышает 6-10 градусов, однако уже это позволяет гарантировать более плавную работу механизма распределения. Как только открывается канал, жидкость медленнее поступает в рабочую полость, в результате выходное звено гидродвигателя более плавно начинает трогаться с места. Такая конструктивная особенность предотвращает гидроудары и увеличивает долговечность механизма.

Подробнее об услуге

Замена масла

Масло в гидросистеме обычно меняют ежесезонно при ТО либо каждые 2000 моточасов. Однако, при использовании некачественных масел, либо при загрязнении может понадобиться внеплановая замена.

Эта процедура состоит из нескольких важных этапов:

1. Включают шестеренчатый насос.
2. Запускают двигатель.
3. Прогревают масло, находящееся в гидросистеме до 20-30 градусов.
4. Глушат двигатель.
5. Масло сливается через сливное отверстие гидробака после откручивания заливной горловины.
6. Снимают фильтр с корпусом и промывают его в солярке.
7. Устанавливают обратно фильтр.
8. Закрывают сливную пробку.
9. Через заливную горловину заливают масло до уровня «П» в контрольном окошке.
10. Запускают двигатель и прокачивают гидросистему путем поднимания и опускания навески.
11. При необходимости доливают масло в бак.

Пример гидравлической схемы шлифовального станка

Пример гидравлической схемы шлифовального станка

Возможности и преимущества гидропривода

Гидропривод — совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей), предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. Гидроприводы являются одной из наиболее интенсивно развивающихся подотраслей современного машиностроения . По сравнению с другими известными приводами (в том числе электромеханическими и пневматическими) гидроприводы обладают рядом преимуществ. Рассмотрим основные из них.

1. Возможность получения больших сил и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Так гидроцилиндр с диаметром поршня 100 мм при давлении 70 МПа, которое может создаваться ручным насосом, развивает силу около 55 т, поэтому с помощью специальных домкратов можно вручную поднимать мосты.
2. Высокое быстродействие с обеспечением требуемого качества переходных процессов. Современные гидроприводы, например испытательных стендов, способны отрабатывать заданное воздействие с частотой до нескольких сотен герц.
3. Широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости при условии хорошей плавности движения. Например, для гидромоторов диапазон регулирования достигает 1:7000.
4. Возможность защиты гидросистемы от перегрузки и точного контроля действующих сил. Сила, развиваемая гидроцилиндром, определяется площадью его поршня и рабочим давлением, значение которого устанавливается путем настройки предохранительного клапана и контролируется манометром. Для гидромотора величина развиваемого вращающего момента пропорциональна рабочему объему (габаритным размерам гидромотора) и действующему давлению рабочей жидкости.
5. Получение прямолинейного движения с помощью гидроцилиндра без кинематических преобразований (в электромеханическом приводе обычно требуются редуктор, винтовая или реечная передача и т.п.). Подбором площадей поршневой и штоковой камер удается обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов. Немаловажным обстоятельством является идеальная защита гидроцилиндров от попадания внешних загрязнителей, что позволяет успешно эксплуатировать гидроприводы, например, в шахтном оборудовании, экскаваторах и других машинах, работающих в условиях повышенной загрязненности окружающей среды, а в ряде случаев и под водой.
6. Обширная номенклатура механизмов управления, начиная от ручного и кончая прямым управлением от персонального компьютера, позволяет оптимальным образом использовать гидроприводы для автоматизации производственных процессов в различных отраслях техники, успешно сочетая исключительные силовые и динамические качества гидравлики с постоянно расширяющимися возможностями микроэлектроники и комплексных систем регулирования.
7. Широкие возможности аккумулирования и рекуперации энергии создают хорошую основу для разработки современных энергоэффективных гидравлических приводных механизмов.
8. Компоновка гидроприводов главным образом из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами, обеспечивает снижение стоимости изготовления, повышение качества и надежности, удобство размещения на машине большого числа компактных гидродвигателей (гидроцилиндров или гидромоторов) с питанием от одного или нескольких насосов, открывает широкие возможности для ремонта и модернизации.

Аврутин Справочник по гидроприводам металлорежущих станков, 1965

Бирюков Б.Н. Гидравлическое оборудование металлорежущих станков, 1979

Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением, 1975

Свешников В.К Станочные гидроприводы: справочник, 6-е изд. перераб. и доп. 2015

Смирнов Ю.А. Неисправности гидроприводов станков, 1980

Кучер А.М., Киватицкий М.М., Покровский А.А., Металлорежущие станки (Альбом), 1972

Сферы применения ручных гидрораспределиелей

Такие механизмы используются непосредственно в самих гидросистемах. При помощи гидрораспределителей управляют движением «рабочих органов» двигателей, а именно валами и штоками. Актуальны эти механизмы для:

1. Сельскохозяйственной техники (экскаваторы, грейдеры, бульдозеры).
2. Станков.
3. Грузовых автомобилей.
4. Подъемников, крановых машин.

Преимущества ручных гидрораспределителей

1. Простота в монтаже и эксплуатации.
2. Компактность.
3. Могут работать как в условиях низких, так и высоких температур: от –40 °С до 70 °С.
4. В зависимости от запорно-регулирующего элемента, могут работать в условиях высокого давления.
5. При правильной эксплуатации прослужат в течение нескольких лет без перебоев и поломок (но стоит помнить, что при экстремальных режимах прокладки не выдерживают, а износ трущихся поверхностей может привести к протечкам).
6. Адекватная стоимость.

Возможные последствия наличия загрязнений

Существует два основных следствия от наличия загрязняющих веществ в составе гидравлической жидкости:

• Падение эффективности гидравлики. Это приводит к резкому снижению КПД всего оборудования/техники. Обычно эффективность падает постепенно и ее трудно обнаружить, если проверяющий специалист не обладает нужными познаниями и опытом. Как минимум подобный эффект приведет к резкому возрастанию расхода топлива.
• Наличие загрязнений ускоряет износ деталей, входящих в состав гидравлической системы. Как показывает статистика, 75-85 процентов неисправности важнейших элементов гидравлики связано именно с наличием загрязнений в используемой жидкости. Существует три основных типа износа: абразивный, адгезионный, усталостный.

Износ абразивного типа

Наличие абразивных частиц в гидравлической жидкости приводит к соскабливанию металла с элементов этой системы. Это не только ускоряет износ важнейших компонентов гидравлики, но и повышает общий уровень загрязненности, что ускоряет проявление различных неприятностей.
Износ усталостного типа
Высокое давление, а также ударные нагрузки, постоянно оказывающие воздействие на изделия, входящие в состав гидравлической системы, являются причиной появления стружки из металла, которая еще больше загрязняет гидравлическую жидкость.
Износ адгезионнного типа или облитерация
Разнообразные частицы, находящиеся в составе гидравлической жидкости, начинают прилипать к металлическим поверхностям системы. Итог — клапаны перестают правильно функционировать, а сама жидкость не может эффективно циркулировать в системе.