Введение
По универсальности выполняемых функций гидравлический привод занимает на сегодняшний день одну из ведущих позиций. Сегодня можно говорить о широкой области применения гидропривода: автокраны, экскаваторы, погрузчики, автогрейдеры, автовышки, мелиоративные и сельско-хозяйственные машины, токарные, шлифовальные, фрезерные станки, прессовое и литейное оборудование и т.д.Такое широкое применение гидравлического привода объясняется рядом преимуществ (по сравнению с механическим и электрическим приводами), к которым относятся:
1) Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное;
2) Возможность отдалённого расположения исполнительных органов от систем управления ими;
) Способность к регулированию параметров гидропривода в широком диапазоне, а также возможность дистанционного электрического управления приводом, и следовательно, гидропривод можно использовать в качестве усилительно-преобразовательного каскада управления;
) Лёгкость управления динамическими характеристиками;
) Очень низкая удельная масса, т.е. масса гидропривода, отнесённая к единице передаваемой мощности (0,2 - 0,3 кг на 1 кВт);
) Малая инерционность вращающихся частей, обеспечивающая быструю смену режимов работы (пуск, разгон, реверс, остановка);
) Бесступенчатое регулирование передаточного числа в широком диапазоне и возможность создания больших передаточных отношений.
Объемные гидроприводы подразделяются по виду источника энергии на три типа:
Насосный гидропривод - гидропривод, использующий для подачи рабочей жидкости насосы объемного действия. Насосные гидроприводы бывают с замкнутой циркуляцией, когда жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую линию насоса, и с разомкнутой циркуляцией, когда жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак.
Насос гидропривода может приводиться в движение электродвигателем, турбиной, дизельным, карбюраторным двигателями, двигателем внутреннего сгорания и др.
. Аккумуляторный гидропривод - гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используются в системах с кратковременным рабочим циклом.
. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от гидромагистрали, питающей от насосной станции одновременно несколько гидроприводов.
По характеру движения выходного звена различают гидроприводы поступательного, поворотного и вращательного движения. Гидроприводы бывают регулируемые и нерегулируемые. По способу регулирования скорости гидроприводы делят на три типа:
. С дроссельным регулированием, когда для регулирования скорости производится дросселирование потока рабочей жидкости и часть потока отводится, минуя гидродвигатель.
. С объемным регулированием, когда регулирование скорости производится в результате изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя.
. С объемно-дроссельным регулированием, когда регулирование скорости осуществляется одновременно двумя способами.
Если скорость выходного звена гидропривода поддерживается постоянной и не зависит от внешних воздействий, то гидропривод называется стабилизированным.
Если скорость выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задающего воздействия, то гидропривод называется следящим.
Жидкость, применяемая в гидроприводах в качестве
рабочего тела, одновременно является смазывающим и охлаждающим агентом,
обеспечивает защиту деталей от коррозии и надежную работу всех узлов
гидропривода.
1. Литературно-патентный обзор конструкции
проектируемых устройств
Гидроаппараты трубного монтажа
Аппараты трубного монтажа имеют для подключения метрическую и коническую резьбу. Одним из таких аппаратов является гидроклапан давления Г54-3 по ТУ2-053-1628-83.
Гидроклапан давления Г54-3 по ТУ2-053-1628-83
состоит из следующих основных деталей: корпуса 3, колпачка 5, золотника 2,
пружины 6, регулировочного винта 8 и втулки 7. Масло подводится к аппарату
через отверстие Р и отводится через отверстие А. В исполнении, показанном на
рисунке 1, а, линия Р через канал 10 и малое отверстие (демпфер) 11 соединяется
с полостью 1 а полость 9 через канал 4- с отверстием А. Когда сила от давления
масла на торец золотника в полости 1 преодолевает усилие пружины 6
(регулируется винтам 8) и силу от давления масла на противоположный торец
золотника в полости 9, золотник перемещается вверх, соединяя линии Р и А. Если
линия А соединена с баком, аппарат работает в режиме предохранительного
клапана.
Рисунок 1 - Гидроклапан давления Г54-3 по ТУ2-053-1628-83 трубного монтажа
Гидроаппараты модульного монтажа
Аппараты модульного монтажа на рисунке 2 имеют две стыковые плоскости с одинаковыми координатами присоединительных отверстий, расположенных сверху и снизу корпуса. Это позволяет устанавливать различные аппараты один на другой, то есть в пакет, замыкаемый сверху распределителем, плитой связи или плитой-заглушкой. Пакет устанавливается на монтажной плите, которая имеет сверху отверстия для крепления пакета и подвода жидкости к нему, снизу - отверстия для подключения трубопроводов связывающих пакет с насосной установкой или гидродвигателем, и сбоку - сквозные горизонтальные каналы для соединения с другими плитами. В горизонтальном направлении монтажная плита может быть связана с крепежными, промежуточными или переходными плитами, а также с монтажными плитами других типов (в том числе для установки аппаратов стыкового присоединения).
При необходимости между плитами могут располагаться заглушки, перекрывающие отдельные горизонтальные каналы, а в случае, если эти каналы должны соединяться между собой, используются промежуточные плиты, имеющие поперечные отверстия между соответствующими горизонтальными каналами. Уплотнение соединений плит и аппаратов обеспечивается круглыми резиновыми кольцами, расположенными в уплотнительных плитах или цековках корпусов. Крепление пакетов к монтажной плите или плит между собой осуществляется сквозными стяжками.
Модульный монтаж гидроаппаратуры на рисунке 2
состоит из таких аппаратов: 1-уплотнительная плита; 2-предохранительный клапан;
3-гидрозамок; 4-дроссель с обратным клапаном; 5-распределитель; 6-регулятор
расхода; 7-гидрозамок; 8-распределитель; 9-гидроклапан давления; 10-крепёжная
плита; 11, 12-монтажные плиты; 13-уплотнительная плита; 14-переходная плита;
15, 17-монтажные плиты; 16-промежуточная плита; 18-крепёжная плита.
Рисунок 2 - Модульный монтаж гидроаппаратуры
Гидроаппараты стыкового монтажа
Аппараты стыкового монтажа имеют отверстия, которые выводятся на стыкоую плоскость и оканчиваются цековками под кольца (по ГОСТ 98 33-73) для уплотнения стыка между аппаратом и специальными панелями или промежуточными плитами, в которых нарезана резьба для штуцеров. Одним из таких аппаратов является гидроклапан давления Г54-3 по ТУ2-053-1628-83.
Гидроклапан давления Г54-3 по ТУ2-053-1628-83
состоит из следующих основных деталей: корпуса 3, колпачка 5, золотника 2, пружины
6, регулировочного винта 8 и втулки 7. Масло подводится к аппарату через
отверстие Р и отводится через отверстие А. В исполнении, показанном на рисунке
3, а, линия Р через канал 10 и малое отверстие (демпфер) 11 соединяется с
полостью 1 а полость 9 через канал 4- с отверстием А. Когда сила от давления
масла на торец золотника в полости 1 преодолевает усилие пружины 6
(регулируется винтам 8) и силу от давления масла на противоположный торец
золотника в полости 9, золотник перемещается вверх, соединяя линии Р и А. Если
линия А соединена с баком, аппарат работает в режиме предохранительного
клапана.
Рисунок 3 - Гидроклапан давления Г54-3 по
ТУ2-053-1628-83 стыкового монтажа
Гидроаппараты встраиваемого монтажа
Гидроаппараты встраиваемого исполнения, как правило, не имеют корпуса; потребитель монтирует эти аппараты в монтажных гнёздах блока, который может использоваться для монтажа аппаратов стыкового присоединения. Аппараты встраиваемого исполнения применяют чаще всего в гидросистемах с большими расходами и давлениями рабочей жидкости; их использование позволяет создавать компактные управляющие механизмы с низким уровнем потерь давления и утечек благодаря наличию запорных элементов с коническими уплотняющими поверхностями. Одним из таких аппаратов является гидроуправляемый встраиваемый клапан МКГВ по ТУ2-053-1738-85.
Гидроуправляемый встраиваемый клапан МКГВ по
ТУ2-053-1738-85 на рисунке 4 состоит из затвора (содержит гильзу 3, клапан 4,
пружину 5, переходную втулку 6, резиновые 2, 7 и фторопластовые 1, 8
уплотнительные кольца) и фланца 10, который может содержать дополнительные
устройства (ограничитель хода, обратный клапан, гидрозамок), а также служить
плитой для установки сверху распределителя с электроуправлением (пилота).
Рисунок 4 - Гидроуправляемый встраиваемый клапан
МКГВ по ТУ2-053-1738-85
Гидроаппараты секционного монтажа
Широкое применение в гидроприводах строительных
машин получают унифицированные секционные распределители. Они представляют
собой набор секций различного назначения, объединенных в один распределитель.
Каждый распределитель собирают из одной напорной, одной или нескольких рабочих
и одной сливной секции. Секции между собой крепят стяжными болтами. Такие
распределители выполняют с проточной разгрузкой насоса. Напорная секция Я имеет
штуцер для присоединения трубопровода от насоса, предохранительный клапан
прямого действия и обратный клапан, который служит для устранения воздействия
на насос пиков давления при положительном перекрытии золотников.
Рисунок 5 - Гидрораспределитель секционный типа
РЭ10 по ТУ У 29.1-00235814-044:2010
Гидрораспределительсекционный с электромагнитным управлением РЭ10 предназначен для изменения направления, пуска и останова потока рабочей жидкости в гидравлических системах стационарных и стабильных машин. Базовой деталью гидрораспределителя является корпус, в котором выполнены основные каналы Р - отверстие для ввода рабочей жидкости под давлением; А и В - отверстия для присоединения к потребителю; Т - отверстие для выхода рабочей жидкости в бак В центральном отверстии корпуса диаметром 16 мм расположен золотник. Золотник приводится в действие электромагнитами. Ход золотника равен 4 мм. При подаче напряжения на электромагнит происходит перемещение золотника из исходной позиции в одну из крайних, при этом отверстие для входа рабочей жидкости соединяется с другими отверстиями в соответствии со схемой распределения потока. При снятии напряжения золотник возвращается в исходную позицию пружинами. При включении левого магнита (со стороны отверстия А) золотник из исходной позиции переместится вправо (к отверстию В), соединяя отверстия Р с В и Т с А, при включении правого электромагнита (со стороны отверстия В) золотник из исходной позиции переместится влево, соединяя отверстия Р с А и Т с В.
Гидроаппараты щитового монтажа
Рисунок 6 - Клапанная стойка типа AVS (передняя
сторона)
Рисунок 7 - Клапанная стойка (обратная сторона)
Клапанная стойка имеет примерно ту же конструкцию, что и передние панели. Приборы монтируются на передней стороне, а магистрали подключаются к сводным трубопроводам или потребителям с обратной стороны клапанной стойки. Используются аппараты как стыкового, так и трубного исполнения.
Обзор проектируемых аппаратов
Гидрораспределители ВЕХ 16 по ГОСТ 24679-81 В чугунном литом корпусе 1 выполнены каналы для подключения: основных линий (Р, Т, А, В), линий управления (Х- подвод; Y- слив) и дренажной линииL (только для исполнений с гидравлическим возвратом). В центральном отверстии диаметром 25 мм выполнены пять канавок (крайние - сливные объединены) и расположен золотник 2, перемещаемый давлением масла в его торцовых полостях или рукояткой. Возврат золотника в исходную позицию обеспечивается пружинами 3 или плунжером 10(гидравлический возврат).
В трехпозиционных распределителях с электрогидравлическим управлением устанавливается пилот 2 - распределитель для исполнений с пружинным возвратом или для исполнений с гидравлическим возвратом. В двухпозиционных распределителях с пружинным возвратом применяется пилот, а в распределителях без пружинного возврата - пилот . В последнем случае исходная и рабочая позиция пилота фиксируются включенным электромагнитом, а золотника2 - давлением управления, В распределителях без пружинного возврата с фиксацией используется пилот.
Напорная X и сливнаяYлинии управления могут подключаться независимо или объединяться с соответствующими основными линиями Р и Т. В последнем случае необходимо снять крышку 4, извлечь палец 6 и вновь поставить его на место, повернув для объединения сливных линий следует снять пилот, демонтировать пробку 7 (KV). а затем вновь установить пилот на место. Объединение линий слива не допускается, если давление в линии Т больше 6 МПа; в трехпозиционных распределителях с гидравлическим возвратом объединение также не допускается. Когда напорные линии Р и X объединены, для исполнений по гидросхемам 14, 54, 64, 64А, 104, 124, 574 и 574Д в канал Р необходимо установить подпорный клапан 5, создающий в напорной линии управления давление0,45 МПа (при рабочем давлении > 25 МПаподпорный клапан должен открываться придавлений 0,7 МПа), Для схем 124. 574 и 574Дпри расходах менее 160 л/мин клапан можно неустанавливать. В подводное отверстие пилотаможет устанавливаться диафрагма (диаметром0:8; 1 или 1,2 мм) для некоторою увеличениявремени срабатывания распределителя.
При необходимости ход основного золотника может
быть ограничен упором Н (с целью дросселирования потока). Для регулирования
времени срабатывания распределителей с гидравлическим или электрогидравлическим
управлением может устанавливаться дроссельная плита 12, причем в зависимости от
ее положения (поворота вокруг продольной оси на 180°) возможно дросселирование
патока управления на входе или на выходе
из торцовых полостей основного золотника. В случаях, когда напорные линии Р и X
объединены и давление в линии Р превышает 25 МПа, необходимо применять клапан
соотношения давлений 13. В аппаратах с гидравлическим управлением сверху.
Рисунок 8 - Гидрораспределитель с
электрогидравлическим управлением ВЕХ 16 (ГОСТ 24679-81)
Гидроклапаны давления Г54-3 поTУ2-
053-1628-83стыкового присоединения (рис.5.2) состоит из следующих основных
деталей: корпуса 3. колпачка золотника 2, пружины 9, регулировочного винта 8 и
втулки 7. Масло подводится к аппарату через отверстиеР и отводится через
отверстие А. В исполнении, показанном на рис, 5.2, линия Р через канал 10 и
малое отверстие (демпфер) соединяется с полостью, а полость 9 через канал 4-с
отверстием А. Когда сила от давления масла на торец золотника в полости 1
преодолевает усилие пружины 6 (регулируется винтом 5) и силу от давления масла
на противоположный торец золотника в полости 9, золотник перемещается вверх,
соединяя линии РиА. Если линияАсоединенас баком, аппаратработает в режиме
предохранительного клапана.
Рисунок 9 - клапан давления ПГ54-3* (ТУ
2-053-1628-83)
Дроссели серии ПГ 77-(12-14) используются для управления скоростью перемещения рабочих органов гидросистем станков и прочих гидравлических машин иогрегатов состоят из: корпуса 1, втулки 2, втулки-дросселя 3, винта 4, валика 6, лимба 8, контргайки 7, пробки 11, пружины 10, указателя оборотов 5, штифта 9 . (см. схему выше)
Работают гидродроссели на минеральных маслах, к которым предъявляются следующие требования: степень очистки - не грубее 13-го класса чистоты (ГОСТ 17216-71), номинальная тонкость фильтрации - 25 мкм, кинетическая вязкость - от 10 до 250 сСт, температура - от +10ºС до +70ºС. При температуре окружающей среды в пределах от 0ºС до +40ºС.
В зависимости от номинального расхода
гидродроссели серии ПГ 77-1 могут исполняться по условному проходу (Ду) в
следующих вариациях: ПГ 77-12 (Ду 10 мм) и ПГ 77-14 (Ду 20 мм).
Рисунок 10 - Принцип работы дросселей ПГ 77-12 и
ПГ 77-14:
Масло из гидросистемы подводится к отверстию " ПОДВОД" проходит сквозь дросселирующую щель, образующуюся между фасонным отверстием во втулке 2 и торцом втулки-дросселя 3 (Вид Б), и отводится через выходное отверстие (Отвод) . Расход масла осуществляется путём регулирования ,за счёт изменения проходного сечения дросселирующей щели, что достигается путём осевого передвижения втулки-дросселя винтом либо пружиной. Винт приводится в движение от лимба через валик. Для полного осевого перемещения втулки-дросселя необходимо совершить четыре оборота лимба, что даёт возможность плавной регулировки расхода масла. По завершении очередного полного оборота лимба указатель оборотов, удерживающийся от самопроизвольного прокручивания шариковым пружинным фиксатором, посредством штифта смещается на четверть оборота. За счёт острых кромок по периметру дросселирующей щели практически исключается зависимость установленного расхода масла от его температуры. При этом за счёт треугольной формы проходного сечения опасность засорения при малых открытиях сводится к миниальным значениям.