Гідравліка, гідро - та пневмоприводи (стр. 21 )

Обов’язковою деталлю кожного гідроапарата є запірно - регульований елемент, при переміщенні якого частково або повністю перекривається потік рідини. Розрізняють три види запірних елементів: золотник, кран і клапан.

Якщо апарат змінює параметри потоку рідини під дією часткового відкриття або закриття прохідного перерізу, то він називається регульованим.

У гідроапаратах клапанної дії величина відкриття прохідного перерізу (робочого отвору) змінюється під дією потоку рідини.

В апаратах неклапанної дії (розподільники, дроселі) для зміни прохідного перерізу потрібно застосовувати зовнішню дію (перемістити золотник, повернути кран).

Розглянемо коротко кожний тип гідроапарата.

11.2 Гідророзподільники. Основні типи і принцип дії

За рядом ознак розподільники поділяють:

1 За конструкцією запірно-регульованого елемента: золотникові, кранові і клапанні.

2 За кількістю зовнішніх гідроліній – на дволінійні і багатолінійні.

3 За кількістю позицій : двопозиційні, трипозиційні і багатопозиційні.

4 За видом керування: із ручним, механічним, електричним, гідравлічним і пневматичним приводом.

Умовне позначення 4-лінійного 3-позиційного розподільника з електричним керуванням наведено на рис. 11.1.

Рисунок 11.1 – Умовне позначення гідророзподільника

Найбільш поширеним є золотниковий розподільник. Схема золотникового розподільника показана на рис. 11.2.

Рисунок 11.2 – Золотниковий розподільник: 1– золотник ; 2 – корпус (гільза) ; 3 – поршень

При переміщенні золотника 1 в той або інший бік від нейтрального положення рідина протікає через розподільник по відповідних гідролініях 2. При цьому вона може надходити в поршневу або штокову порожнину гідроциліндра. Поршень 3 при цьому виконує зворотно-поступальний рух. Осьове зусилля, необхідне для переміщення золотника, залежить від робочого тиску і розмірів золотника.

Втрати тиску в розподільнику визначають за формулою

, (11.1)

де Qном і Δрном – номінальна подача і втрати тиску на номінальній подачі (паспортні дані); Qф – фактична подача рідини в гідроапараті.

Крім золотникових, використовують кранові і клапанні розподільники.

Кранові розподільники застосовують при невеликих подачах і тисках ( до 10 МПа). Вони працюють від зовнішньої механічної дії. Регульованим елементом у них є конічна пробка, яка повертається за допомогою рукоятки. У пробці є прохідні канали. При повороті пробки залежно від положення прохідного отвору змінюється напрям руху рідини.

У клапанних розподільниках запірно-регульованим елементом є сідло-клапан (конічний або кульковий). Переваги цих розподільників у тому, що вони можуть працювати при великих тисках (до 32 МПа).

Розглянемо принцип роботи клапанного розподільника (рис 11.3).

Рисунок 11.3 – Клапанний розподільник : 1 – корпус; 2 – конічний клапан; 3 – пружина; 4 – шток

Клапанний розподільник складається з корпусу 1, конічного клапана 2, пружини 3 і штока 4. Порожнини А і Б лініями зв’язку з’єднані з підведенням живлення і відведенням рідини в гідродвигун. Під дією зусилля клапан 2 переміщається вниз і робоча рідина з порожнини Б надходить у порожнину А. Якщо зусилля зняти, пружина закриє клапан.

11.3 Гідроклапани. Призначення, основні види

Гідроклапан – це гідроапарат, в якому ступінь відкриття прохідного перерізу (положення запірно-регульованого елемента) змінюється під дією тиску робочої рідини, що проходить через нього.

Гідроклапани бувають регулювальні і напрямні. До регулювальних належать клапани тиску, призначені для регулювання тиску в потоці робочої рідини. З них найбільш широко застосовують напірні і редукційні клапани.

Напірні гідроклапани поділяють на запобіжні, які захищають систему від тиску, що перевищує допустимий, і переливні, призначені для підтримування заданого рівня тиску шляхом безперервного зливу робочої рідини під час роботи.

Основні елементи кулькового напірного клапана показані на рис. 11.4.

Рисунок 11.4 – Схема запобіжного клапана	Рисунок 11.5 – Принцип дії напірного клапана

Принцип дії усіх напірних клапанів однаковий і базується на врівноваженні сили тиску робочої рідини, що діє на клапан, зусиллям пружини (рис. 11.5).

Сила тиску пружини Fпр врівноважується силою тиску рідини Fт, що діє на запірний елемент. За умови Fпр = Fт – клапан закритий. Сила тиску Fт визначається з умови

,

(11.2)

де р – тиск рідини в системі; dy – діаметр сідла клапана (умовного проходження рідини).

Коли тиск рідини в системі перевищить заданий, то

Fпр< Fт, запірно-регулювальний елемент клапана зміщується вгору і відкриває прохід робочої рідини на злив.

Редукційні клапани призначені для підтримування у потоці, що відводиться, стабільного тиску р2, більш низького, ніж тиск р1 у потоці, що підводиться. Їх застосовують при живленні від одного насоса декількох споживачів, які потребують різних тисків.

Напрямні (зворотні) клапани пропускають рідину лише в одному заданому напрямку.

11.4 Гідравлічні дроселі

Гідродросель – це регулювальний гідроапарат, що являє собою спеціальний місцевий опір, призначений для зміни тиску в потоці робочої рідини. Його основне призначення – встановити зв'язок між витратою рідини, що пропускається, та перепадом тиску до і після дроселя. Дроселі поділяють на регульовані і нерегульовані. Регульовані дроселі (умовне позначення показане на рис. 11.6) широко використовують у гідроприводі для регулювання швидкості руху вихідної ланки гідродвигуна.

У системах гідроавтоматики поширені голкові, щілинні та гвинтові дроселі. Схема голкового дроселя наведена на рис. 11.7. Зміна площі прохідного перерізу дроселя досягається за рахунок осьового переміщення голки.

Рисунок 11.6 – Умовне позначення регульованого дроселя	Рисунок 11.7 – Схема голкового дроселя

Витрату рідини через дросель будь-якої конструкції визначають за формулою

, (11.3)

де – коефіцієнт витрати дроселя, для голкових дроселів μ = 0,75 – 0,8; Sдр – площа прохідного перерізу дроселя;

△р = р1– р2 – різниця тисків на дроселі; ρ – густина рідини.

Залежно від швидкості V руху рідини дроселі поділяють на ламінарні і турбулентні.

1 Ламінарні дроселі – це капілярні (l/d >>20) канали з малим прохідним перерізом і великою довжиною. У цих дроселях рух рідини ламінарний. Різниця тисків прямо пропорціональна швидкості руху рідини (~). Її визначають за формулою Пуазейля:

, (11.4)

де – довжина і діаметр канала; – густина; – витрата рідини; – коефіцієнт кінематичної в’язкості.

2 Турбулентні дроселі – це шайби або втулки (отвори в пластині). Режим руху рідини в цих дроселях турбулентний. При цьому різниця тисків пропорціональна квадрату швидкості ~. Різниця тисків у цих дроселях не залежить від в’язкості рідини.

11.5 Допоміжні пристрої гідропривода

11.5.1 Гідравлічні фільтри

Чистота робочої рідини в гідросистемах значно підвищує надійність та довговічність гідроприводів. Очищення робочої рідини забезпечують за допомогою фільтрів.

Фільтром називається гідроапарат для видалення з робочої рідини механічних частин методом фільтрування. У основу методу фільтрування покладено процес, при якому рідину пропускають через пористе середовище, поверхню з отворами (сітку) або спеціальні щілини, в яких затримуються механічні частини.