Гидравлический распределитель: устройство, принцип работы, типы

Для чего нужны гидрораспределители, на какие классификации разделяются и по каким принципам работают. В каких устройствах устанавливаются.

Устройство и принцип работы

Гидрораспределители могут применяться при работе с различными типами жидкостей. Но чаще всего такой механизм можно встретить в гидравлических системах, для регулировки потока, уровня и давления масла.

Схема гидрораспределителя зависит от типа механизма и целей его использования. Чаще всего он состоит из корпуса, распределительных каналов, клапанов различных видов, регулировочных механизмов, фиксаторов, в некоторых случаях электромагнитов и других деталей.

Принцип работы электрораспределителя такой:

1. На корпусе установлен электромагнит постоянного тока, который при включении воздействует на палец и толкатель, к которому крепится с помощью рычага.
2. Толкатель воздействует на шариковый клапан, прижимая его к седлу;
3. Такое положение позволяет гидродвигателю включиться в работу, вытесняя жидкость из рабочей емкости в сливную магистраль.
4. Когда на электромагнит не поступает электричество, шариковый клапан прижимается к седлу.
5. Из-за этого с рабочей емкостью соединяется с нагнетательной полостью, что приводит к обратному движению жидкости, которая возвращается в полость двигателя.
6. Рабочая емкость закрывается обратным клапаном, который не позволяет жидкости двигаться в системе.
7. Для работы распределителя не требуется большой мощности, так как вся система уравновешена. Усилие пружины, которая воздействует на шариковый клапан, примерно равняется давлению со стороны толкателя, в полость которого нагнетается рабочая жидкость. Из-за этого даже малейшего усилия электромагнита достаточно для изменения направления и распределения потоков жидкости.

Практически все модели распределителей работают по одному принципу. Отличия могут быть незначительные и зависят от конструкционных особенностей.

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.

Типы гидрораспределителей

На сегодняшний день существует несколько классификаций гидрораспределителей. Наиболее распространенная выделяет три типа – золотниковые, крановые и клапанные, отличие которых заключается в разной схеме запорно-регулирующего элемента.

Но также стоит выделить несколько других принципов классификации:

1. В зависимости от числа внешних гидролиний:

• двухлинейные;
• трехлинейные.

1. Зависимо от числа позиций запорного механизма – двух- и трехпозиционные;
2. Исходя из вида управления бывают:

• с ручным управлением;
• с электрическим;
• с механическим;
• с гидравлическим.

1. Зависимо от количества запорных элементов бывают одно- и двухступенчатые.

Золотниковые

Один из наиболее популярных типов. Устройство золотникового распределителя простое, его отличие от остальных заключается в особом строении распределителя. В его качестве выступает цилиндрический золотник. Его движение провоцирует изменение направления жидкости. В спокойном положении он перекрывает каналы, но при смещении влево или вправо, происходит движение жидкости из рабочей полости, под давлением от насоса, или обратно в полость.

Такой тип распределителя обычно применяется для поршневых систем. Движение золотника провоцирует выдвижение поршня и его обратное втягивание. Среди золотниковых распределителей можно выделить двухходовые, трехходовые и многоходовые.

Управляться такой распределитель может вручную, гидравликой, электромагнитом или смешанной системой управления (электрогидравлической). Ручное управление применяется в простых механизмах и может выполняться с помощью рычага, педали, кнопки, рукоятки или другого простого привода. Механическое управление более сложное, в нем участвует пружина, толкатель или ролик.

В зависимости от сложности конструкции и целей использования, механизм может иметь несколько золотников. Исходя из этого распределители делят на секционные и моноблочные. Секционные обычно соединяются между собой с помощью болтов. Для моделей такого типа разработано несколько запорно-регулирующего механизма:

1. С положительным осевым перекрытием – позволяет фиксировать поршень в нужном положении, но точность фиксации небольшая из-за наличия области нечувствительности.
2. С нулевым перекрытием – более совершенный тип, которой не имеет подобной области, но отличается довольно высокой стоимостью, связанной со сложным процессом производства.
3. С минимальным – имеет небольшую зону нечувствительности, приемлемую стоимость, но надежность конструкции ниже из-за меньшей жесткости.

Крановые

В основу этой модели заложена крановая пробка. С ее помощью происходит распределение потоков, путем поворота пробки. Чаще всего такие изделия имеют коническую форму, или форму цилиндра, но также можно встретить плоские и сферические модели. Чтобы подобный механизм работал эффективно, должна соблюдаться герметичность. За этим обязательно нужно следить, так как во время эксплуатации вследствие износа между пробкой и корпусом может увеличиться зазор. Из-за этого герметичность теряется и происходит утечка жидкости.

Чаще всего проблемы с герметичностью возникают в моделях с цилиндрической пробкой. Чтобы механизм работал исправно, зазор не должен превышать 0,02 мм. Со временем зазор увеличиваются и происходит утечка жидкости. При этом в некоторых случаях, несмотря на потери, можно продолжать эксплуатацию распределителя. К сожалению, избавиться от утечки можно только с помощью покупки нового устройства. Поэтому все более популярными становятся модели гидравлических распределителей с конической пробкой, в которых проблема с герметичностью отсутствует.

Клапанные

В основе конструкции таких распределителей лежит клапан, который более надежен, чем золотник, и позволяет работать при высоком давлении жидкости. Обычно клапанные распределители способны работать при давлении в три раза превышающим возможности золотниковых. Надежность работы достигается путем использования нескольких проходных клапанов, которые поочередно открываются и закрываются.

Закрытия и открытия клапанов происходит за счет движения стержня, на котором установлены выступы. В зависимости от направления стержня, открывается нужная пара клапанов и жидкость сливается в рабочую емкость или гидродвигатель.

При производстве распределителей могут использоваться клапаны различной формы. Чаще всего применяются конусы и шарики.

Управление подобными распределителями может выполняться вручную, механическим или электрическим способом.

К недостаткам таких моделей можно отнести большие габариты. Это связанно с необходимостью обеспечения высокой надежности. При этом пропускная возможность клапанных распределителей может равняться показателям золотниковых, размером практически в два раза меньше. На срок эксплуатации такого распределителя может негативно повлиять гидравлический удар, возникающий во время посадки клапана на седло.

Золотниковые распределители

Клапанные распределители обеспечивают лучшую герметичность, они способны работать при большем давлении чем золотниковые.

Распределители с золотником более компактны, они позволяют обеспечить плавное перекрытие рабочих окон, что важно при наличии больших инерционных масс.

Рассмотрим подробнее устройство, характеристики и принцип работы золотниковых распределителей, получивших широкое распространение.

Число положений гидравлического распределителя

Количество вариантов вариантов соединения гидролиний распределителем называют числом положении. Наибольшее распространение получили двух- и трехпозиционые распределители.

Нейтральным называют положение, при котором золотник устанавливается в неактивном состоянии под воздействие посоятнно действующих сил (например усилия пружины).

Количество подводимых линий

Распределители могут различаться по количеству подводимых линий, наиболее часто применяются четырех линейные гидрораспределители, к ним подводится 4 линии:

• p – давление
• t – слив
• a – выход а (например, подвод жидкости в поршневую полость гидроцилиндра)
• b – выход b (например, подвод рабочей жидкости в штоковую полость гидравлического цилиндра)

Литература[править | править код]

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1982.

2. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1991.

3. Лепешкин А.В., Михайлин А. А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. – М.: МГИУ, 2003. – 352 с.

Позиционно-силовой регулятор

Этот механизм объединяет в себе устройства для осуществления как силового регулирования, так и позиционного. Необходимо оно для управления с места оператора положением сельхозмашин и приспособлений. Данный регулятор позволяет увеличивать и уменьшать догрузку на задние колеса трактора, изменять величину заглубления в землю сельхозорудий, поддерживать эту глубину постоянной.

Применение механизма дает прирост в производительности и уменьшение расхода дизельного топлива примерно на 10% по сравнению с применением ГСВ.

На какие моменты обратить внимание при выборе гидрораспределителя

При выборе гидрораспределителя рекомендуется обратить внимание не только на конструктивное решение узла, но и на его технические характеристики, ведь они должны соответствовать условиям эксплуатации. Речь идет о:

• расходе гидравлического масла, проходящего через каналы;
• длине, ширине, высоте и весе узла: простая взаимосвязь – чем больше пропускная способность, тем габаритнее будет оборудование;
• способ, которым оборудование будет монтироваться на технику: встык, через фланец, резьбу;
• требования к гидравлическому маслу: вязкость, уровень чистоты, температура.

Также стоит обратить внимание на то, с какой техникой будет работать данный узел, как он будет управляться. Только при таком комплексном подходе можно будет купить гидрораспределитель, который подойдет под эксплуатационные условия и будет работать долго, стабильно.

Принцип работы гидравлического распределителя

Различают два принципа работы гидрораспределителей: направляющий и дросселирующий.

• Направляющим называется распределитель, обеспечивающий перекрытие или изменение направления потока жидкости за счет полного открытия или полного перекрытия соответствующих проходных сечений.

• Дросселирующий гидравлический распределитель предназначен для изменения величины расхода и направления движения потока рабочей жидкости в нескольких гидролиниях одновременно в соответствии с изменением величины внешнего управляющего воздействия. Чаще всего в качестве дросселирующих используются золотниковые гидрораспределители. Так же могут использоваться распределители типа «сопло-заслонка». Такие гидрораспределители часто используются как предварительная ступень гидравлического управления в гидрораспределителях с многоступенчатым управлением.

Ссылки[править | править код]

1. Гидрораспределители (лекция)

2. Гидрораспределитель (учебный видеофильм)

Силовые гидравлические цилиндры

Используются для управления подъемом, опусканием и удержанием навесных и прицепных сельхозмашин. В тракторах МТЗ нашли применение два вида силовых цилиндров. Основной цилиндр – диаметр внутренней полости 100 мм (Ц100) используется для управления задней навеской. В качестве дополнительного оборудования применяют два выносных цилиндра внутренним диаметром 75 мм (Ц75) с замедлительными клапанами. Их ставят на прицепное или навесное оборудование и соединяют с гидросистемой шлангами и трубопроводами.

Масляный бак

Служит одновременно емкостью для рабочей жидкости и корпусом для крепления гидроагрегатов. Оборудован фильтром, не позволяющим попадать в бак посторонним примесям.

Способы управления гидравлическими распределителями

По способу управления различают гидравлические распределители с механическим, ручным, электромагнитным, гидравлическим пневматическим управлением. В ГОСТе 24679-81 указаны диаметры условных проходов гидравлических распределителей – 6, 10, 16, 20, 32 мм. Сочетания условных проходов и способов управления отмечены в следующей таблице.

См. также[править | править код]

• Гидропривод
• Золотник (распределитель)
• Клапанный распределитель
• Фитинг

Обозначения гидравлических распределителей

В обозначении распределителя через дробь указывается количество основных линий, подводимых к распределителю, и позиции. Например четырехлинейный трехпозиционный распределитель будет обозначаться 4/3. Также в обозначении распределителя указывается номер схемы.

Гидравлическая схема распределителя

На гидравлической схеме гидравлический распределитель обозначается рядом прямоугольников, каждый из которых обозначает отдельную позицию распределителя.

В каждом прямоугольнике линиями показано, какие каналы соединит распределитель в данном положении.

Примечания[править | править код]