Гидрораспределители

Гидрораспределители предназначены для изменения направления потоков рабочей жидкости в гидравлических системах различных машин и механизмов. По управлению гидрораспределители различают электромагнитные, электрогидравлические, гидравлические, пневматические, пневмогидравлические, механические (от рукоятки, от поворотной кнопки, от ролика).

По конструктивному выполнению гидрораспределители разделяются на золотниковые, крановые и клапанные. В золотниковых распределение жидкости осуществляется с помощью осевого смещения цилиндрического плунжера (рис. 109, а) или плоских золотников (рис. 109, д и е); в крановых — путем поворота пробки крана (рис. 109,6, в, г), в клапанах — путем последовательного открывания или закрывания рабочих (потоковых) окон с помощью клапанов (затворов).

Золотниковые гидрораспределители имеют ряд преимуществ перед другими типами гидрораспределителей: разгруженность золотника от усилий, создаваемых давлением рабочей жидкости, простота осуществления многопозиционности золотника, малая чувствительность к загрязнению рабочей жидкости, простота в изготовлении, надежность действия.

По числу подключенных внешних линий (каналов питания), по которым рабочая жидкость подводится к гидрораспределителю и отводится от него, различают четырехлинейные (четырехходовые), трехлинейные и двухлинейные распределители. Число внешних линий может быть существенно больше четырех.

В сокращенных записях в документации гидрораспределители обозначают дробью, в числителе которой указывают число линий (ходов), а в знаменателе число характерных позиций, например, гидрораспределитель четырехлинейный (четырехходовый) трехпозиционный обозначают «Распределитель 4/3».

В двухпозиционных распределителях золотник 1 может занимать только два положения: правое и левое (рис. 110, а), соответствующие двум направлениям движения рабочего органа станка. Из одного положения в другое золотник перемещается под давлением масла р, подводимого к его торцам. Масло для управления подводится через отверстие в крышках, а скорость перемещения регулируется дросселем 3. В конструкциях гидрораспределителей фланцевого присоединения предусмотрены винты 2, с помощью которых ограничивают ход плунжера, что необходимо в тех случаях, когда требуется увеличение числа реверсов и повышение плавности распределения.

В трехпозиционных распределителях золотник может занимать три положения: правое, левое и среднее (рис. 110, б). Многопозиционные распределители применяют, например, в агрегатных сверлильных станках и в станках с автоматической сменой команд при обработке деталей за один рабочий ход. Такие станки обычно имеют смены команд: например, «Быстрый подвод», одна или две «Рабочая подача», «Быстрый отвод», «Стоп».

Давление обычно подается к средней в проточке корпуса 1 золотника. Проточки б, в, г соединяются с силовым органом, проточки and соединяются с гидробаком и могут быть либо объединены в одно отверстие и один трубопровод (тогда такой распределитель относится к четырехлинейному), либо проточки α и д имеют отдельные трубопроводы, соединенные с гидробаком, (тогда такой распределитель будет пятилинейным). В трехпозиционных гидрораспределителях среднее положение золотника 3 достигается двумя пружинами 3, 4 и обесточиванием электромагнитов, если управление электрическое.

Двухпозиционные золотниковые гидрораспределители являются разновидностью трехпозиционных гидрораспределителей и предназначаются для гидроцилиндров одностороннего действия. При нейтральном положении золотника рабочая жидкость из напорной полости гидронасоса пропускается в гидробак, а жидкость, находящаяся в рабочей полости гидроцилиндра, запирается в ней. При одном из крайних положений золотника рабочая жидкость сливается в бак вместе с жидкостью, поступающей от насоса, или пополняет рабочую полость гидроцилиндра, включая сливную гидролинию.

По схеме загрузки насоса при нейтральном положении золотников золотниковые гидрораспределители делятся на два типа: с открытым центром (проточная схема), когда напорная гидролиния соединяется со сливным каналом внутри гидрораспределителя, и с закрытым центром, когда разгрузка гидронасоса осуществляется посредством переливного гидроклапана. Парораспределители могут быть секционными (состоящими из отдельных секций, соединенных болтами в общий блок) и блочными (когда все золотники размещены в общем литом или кованом корпусе).

Важнейшим требованием, предъявляемым к гидрораспределителям, является обеспечение герметичности, что достигается выполнением соответствующего зазора в сопрягаемой паре. Практический радиальный зазор не должен превышать 3,5—5 мкм на каждые 20—25 мм диаметра золотника. Изготовляют золотники из высокоуглеродистой стали, закаленной после термообработки до НRC ≥ 50. Повышение твердости золотника уменьшает возможность заклинивания при попадании в зазоры мелких твердых частиц, которые в этом случае разрушаются твердыми поверхностями. Корпусы гидрораспределителей чаще всего выполняют из чугуна и реже из стали. Корпус гидрораспределителя должен иметь достаточную жесткость, чтобы он не деформировался при затяжке болтов, а также под высоким давлением рабочей жидкости, так как деформация может вызвать заклинивание золотника.

Расчет проходных сечений S золотниковых гидрораспределителей производится по формуле (м²):

где q — периметр щели, м; h — величина открытия щели, м; Q — поток через щель, м³/с; υ — допустимая скорость движения жидкости через щель, м/с.

Сечение каналов должно быть таким, чтобы скорость жидкости в них при полном открывании окон не превышала 6—8 м/с. Потери давления (Па) в каналах гидрораспределнтели определяются по формуле:

где р — плотность жидкости, кг/м³; S — площадь канала, м²; μ — коэффициент потока (0,6 ÷ 0,62); Q — поток через щель, м³/с.

Рассмотрим конструктивные схемы некоторых гидрораспределителей.

Распределители с гидравлическим управлением типа Г72-3 (рис. 111) предназначены для реверсирования рабочих органов в станках, для останова и пуска рабочих органов. Когда давления в торцовых полостях равны, золотник 2 устанавливается пружинами 6 в среднее положение. Золотник 2 перемещается в крайнее положение при соединении одной из торцовых полостей с давлением управления, а второй — со сливом. При этом масло из линии управления поступает под соответствующий торец, через шариковый обратный клапан 8. Из-под противоположного торца масло вытесняется через дроссель 10. Регулированием дросселя 10 можно установить скорость перемещения золотника, т. е. время реверса, раздельно в каждом направлении. При вывертывании дросселя время реверса уменьшается. Если вращением дросселя не удается установить требуемое время переключения распределителя, следует проверить плотность прилегания шарика к седлу обратного клапана и убедиться, нет ли утечки масла по стыкам крышек корпуса.

Распределитель с электрическим управлением типа Г73-1 (рис. 112) управляется электромагнитами. Электромагниты подключаются к электросистеме станка через штепсельный разъем 10, установленный сверху на корпусе аппарата. Золотник 2 перемещается в крайние положения электромагнитами 9 толкающего типа, действующими на золотник через толкатели 8, выполненные из немагнитной стали. При включении правого электромагнита правая цилиндровая проточка соединяется с нагнетателем, а левая — со сливом. При включении левого электромагнита левая цилиндровая проточка соединяется с нагнетателем, а правая — со сливом. При выключении электромагнитов золотник 2 возвращается пружинами 4 в среднее положение.

Распределитель типа с электрогидравлнческим управлением типа Г73-2 (рис. 113) представляет собой конструктивное соединение основного распределителя с Гидравлическим управлением 2 (типа Г72-3) и управляющего им распределителя с электрическим управлением 1 (типа Г53-1).