Манзюк Д.Ю. Устройство гидрозамка. Стенд для испытаний гидрозамка

Манзюк Дмитрий Юрьевич
Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”

Manzyuk Dmitry Yurievich
National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”

Библиографическая ссылка на статью:
Манзюк Д.Ю. Устройство гидрозамка. Стенд для испытаний гидрозамка // Современная техника и технологии. 2014. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/07/4184 (дата обращения: 23.09.2018).

Гидрозамок  – это управляемый гидравлический  обратный клапан, который используется для того, чтобы запереть рабочие зоны гидроцилиндров; для пропускания рабочей жидкости в одностороннем порядке.

Так как в гидроприводе присущи утечки рабочей жидкости через зазоры и уплотнения, что является одним из главных недостатков. Среди золотниковых гидрораспределителей эта проблема является одной из главных. Следствием есть то, что, например, в гидроцилиндре, который находится под нагрузкой, шток начинает произвольно опускаться.

Со временем утечки в гидроприводе возрастают, что приводит к негативным влияниям, описанным выше.  Не желательно применять гидрозамки для опускания грузов. Подобными действиями можно вывести из строя либо нарушить функционирование механизма. Аналогичная проблема также присутствует в гидромоторах и поворотных гидродвигателях, которые находятся под нагрузкой.

Для решения данной проблемы и предназначены гидрозамки.

Гидрозамки получили широкое применение в гидроприводе горных машин, строительно-дорожных, а также во многих других системах гидропривода.

Гидрозамки бывают одностороннего и двухстороннего действия. Гидрозамки одностороннего действия обычно называют управляемыми обратными клапанами.

В данном случае рассмотрен двухсторонний гидрозамок. Внешний вид гидрозамка изображен на рис.1.

Рис. 1. Внешний вид гидрозамка.

Гидрозамок состоит из:

1. Корпус.

2. Седло.

3. Штуцер.

4. Цилиндр.

5. Золотник.

6. Штуцер.

7. Клапан.

8. Пружина.

9. Штуцер.

10. Кожа.

Принцип работы гидрозамка

Принцип работы следующий. Представим, что магистраль гидрозамка, расположенная справа, имеет связь с рабочей зоной гидроцилиндра, а левая – со штоковой. Тогда масло под давлением идет в поршневую зону через канал штуцера, имеющего позицию 9, сместит в корпусе (позиция 1)  золотник (позиция 5) влево и начнет открывать левый обратный клапан (позиция 7), через который масло из штоковой зоны гидроцилиндра начнет выходить через штуцер (позиция 6) на слив. В это же время начинает открываться правый обратный клапан (позиция 7) и масло через него поступит в поршневую зону гидроцилиндра. Когда доступ жидкости в гидрозамок будет прекращен, золотник займет начальное положение. В это время левый и правый обратные клапаны закроются, при этом фиксируя поршень в заданном положении. Это произойдет под действием пружин (позиция 8) и масла, которое будет давить со стороны поршневой и штоковой зон гидроцилиндра.

Главные неисправности гидрозамков:

– плохая герметичность клапана вследствие изнашивания клапана или седла, либо попадание инородных тел между клапаном и седлом;

–  поломка пружины;

– заклинивание клапана или поршня в открытом положении.

Для того, чтобы решить данные проблемы, гидрозамок нужно разбирать, промывать его части и, разобрав, устранить неисправность, затем собрать, заменив при этом все уплотнительные кольца на новые. Другими словами, ремонт производится вручную.
Автором был разработан стенд для контроля гидрозамка, который позволяет проверить гидрозамок, не разбирая его. Это, в свою очередь, позволяет избежать появления поломок и неисправностей, описанных выше, во время срока эксплуатации.

Как проверяется гидрозамок на стенде для контроля

Стенд контролирует как гидрозамок (2) задерживает жидкость. Контролируется при помощи 4 гидравлических манометров (4), гидроцилиндра (1) и четырехходового крана (3). Между собой они соединены с помощью рукавов высокого давления (5). Общий вид стенда представлен на рис. 2, 3.

Рис. 2. Фронтальный вид контрольного стенда.

Рис. 3. Стенд для контроля. Вид сверху.

После установки испытываемого гидрозамка на стенд для контроля, масло следует подавать на «запирание», чтобы проверить, как он держит. При отсутствующем внешнем регулировании гидрозамка он будет пропускать масло в одном направлении, а в другом –  запирать. После подачи масла следим за показаниями манометров. Если стрелка на манометре отклонится от начального положения, значит гидрозамок пропускает жидкость и такой гидрозамок следует разбирать и настраивать вручную. Если же стрелка не сдвинулась с места, – значит данный гидрозамок пригоден для эксплуатации.

Так как гидрозамок двухсторонний,  был выбран именно четырехходовой кран, чтобы можно было без дополнительных переустановок проверить как работает гидрозамок в обе стороны.

Установка и проверка гидрозамка занимает менее 10 минут, поэтому данный контрольный стенд пригоден для проверки больших партий гидрозамков.

Библиографический список

1. Румбешта В. О. Основи технології складання приладів: Підручн. / В. О. Румбешта / – К.: Інститут системних досліджень освіти України, 1993. – 301 с.
2. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для студ.втузов/ [Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др.].- 2-е изд., перераб.- М.: Машиностроение, 2008.- 422 с.
3. Чугаев Роман Романович. Гидравлика: Учебник для вузов. – 4-е изд., доп. и перераб. – Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 2008. – 672 с.

---

Все статьи автора «Дима Манзюк»

technology.snauka.ru

7.5. Гидрозамки

Гидрозамкомназывается направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия – в обоих направлениях.

По числу запорно-регулирующих элементов гидрозамки могут быть одно- и двухсторонними.

Рис.7.23. Односторонний гидрозамок а – подача рабочей жидкости к полости А; б – течение жидкости из полости А в полость Б; в – подача рабочей жидкости в полость Б; г – течение жидкости из полости Б в полость А при наличии управляющего воздействия; д – условное обозначение одностороннего гидрозамка

Односторонний гидрозамок (рис.7.23) имеет толкатель 3, запорно-регулирующий элемент 1 и нерегулируемую пружину 2, которые образуют подобие обратного клапана. У одностороннего гидрозамка выполнено три подвода, соединенные с тремя полостями гидрозамка А, Б и У. При подаче рабочей жидкости под давлением в полость А (рис.7.23, а), открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость начинает свободно проходить в полость Б (рис. 7.23, б). Управляющее воздействие отсутствует, т.е. в полость У давление жидкости не подается. При подводе рабочей жидкости к полости Б клапан закрыт (рис.7.23, в). Однако, если одновременно с этим подвести жидкость к полости У (подать управляющее воздействие), то толкатель 3 перемещаясь вверх откроет запорно-регулирующий элемент. В этом случае жидкость будет свободно проходить из полости Б в полость А (рис.7.23, г), пока будет присутствовать управляющее воздействие в полости У.

Односторонние гидрозамки применяются для блокировки движения выходного звена гидродвигателя в одном направлении. Для блокировки выходного звена в двух направлениях применяются двухсторонние гидрозамки.

Двухсторонний гидрозамок (рис.7.24) имеет в своем корпусе два запорно-регулирующих элемента 1, две нерегулируемые пружины 2, а между ними плавающий толкатель 3 (рис.7.24, а). При подводе рабочей жидкости под давлением к каналу А открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость свободно поступает в канал В и далее к гидродвигателю (например в поршневую полость гидроцилиндра). Одновременно с этим толкатель 3 гидрозамка перемещается вправо и открывает второй запорно-регулирующий элемент, обеспечивая пропуск жидкости (например, от штоковой полости гидроцилиндра) из канала Г в канал Б и далее в сливную магистраль. Аналогично гидрозамок работает при реверсе движения выходного звена гидродвигателя. Если жидкость под давлением не подводится ни к одному из каналов (

А или В), то рабочие элементы 1 снова занимают положение, указанное на рис.7.24, а. Полости гидродвигателя блокируются от слива, тем самым, блокируя выходное звено гидродвигателя от перемещений.

Рис.7.24. Двухсторонний гидрозамок: а – нейтральное положение; б – положение толкателя при подводе давления в канал А; в – положение толкателя при подводе давления в канал В; г – условные обозначения

При установке гидрозамков необходимо учитывать их конструктивное исполнение (тип), способ нагружения выходного звена гидродвигателя, а также место размещения при этом дросселей с обратными клапанами – до или после гидрозамка. Дроссели с обратными клапанами свободно пропускают поток рабочей жидкости на подъем рабочего органа и ограничивают расход рабочей жидкости и соответственно скорость рабочего органа при его опускании (рис.7.25).

Рис.7.25. Схема установки одностороннего гидрозамка: а – без дросселя с обратным клапаном; б – дросселем и обратным клапаном

Если в схеме привода гидроцилиндра грузоподъемного механизма с гидрозамком не будет установлен дроссель с обратным клапаном (рис.7.25, а), то при перемещении золотника гидрораспределителя в позицию “опускание” в гидролинии насоса и управления гидрозамком создается давление, достаточное для открытия гидрозамка. После его открытия рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра поступает на слив, и шток опускается под действием внешней нагрузки F. При этом скорость перемещения штока гидроцилиндра может превысить скорость, обусловленную подачей насоса. Тогда давление в противоположной (поршневой) полости гидроцилиндра и в гидролинии управления уменьшается, запорный элемент гидрозамка под действием пружины закрывается и движение прекращается. Затем давление в напорной гидролинии и в гидролинии управления снова возрастает, и гидрозамок открывается. Таким образом, происходят прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления. Для исключения этого явления между гидрозамком и гидроцилиндром рекомендуется устанавливать дроссель с обратным клапаном (см. рис.7.25, б), сопротивление которого при опускании штока создает давление, необходимое для открытия обратного клапана гидрозамка и поддержания его в том положении.

Давление управления для гидрозамков составляет от 0,02 (минимальное давление срабатывания ненагруженного клапана) до 32 МПа.

В гидросистемах мобильных машин наибольшее применение получили односторонние гидрозамки с коническим запорным элементом, имеющие условный проход 16, 20, 25 и 32 мм.

studfiles.net

Устройство и принцип работы гидравлического замка. Назначение. Односторонние и двухсторонние гидравлические замки.

Основная задача гидродинамики. Основные гидродинамические понятия. Виды движения жидкости. Струйчатая модель потока.

Гидродинамика — это раздел гидравлики, изучающий законы механического движения жидкости и ее взаимодействия с неподвижными и подвижными поверхностями. Основная задача гидродинамики: определение гидродинамических характеристик потока, таких как гидродинамическое давление, скорость движения жидкости, сопротивление движению жидкости, а также изучение их взаимосвязи.

Общие сведения.

Кинематика жидкости обычно в гидравлике рассматривается совместно с динамикой и отличается от нее изучением видов и кинематических характеристик движения жидкости без учета сил, под действием которых происходит движение, тогда как динамика жидкости изучает законы движения жидкости в зависимости от приложенных к ней сил.

Жидкость в гидравлике рассматривается как непрерывная среда, сплошь заполняющая некоторое пространство без образования пустот. Причины, вызывающие ее движение, — внешние силы, такие, как сила тяжести, внешнее давление и т. д. Обычно при решении задач гидродинамики этими силами задаются. Неизвестные факторы, характеризующие движение жидкости, — это внутреннее гидродинамическое давление (по аналогии с гидростатическим давлением в гидростатике) и скорость течения жидкости в каждой точке некоторого пространства. Причем гидродинамическое давление в каждой точке — функция не только координат данной точки, как это было с гидростатическим давлением, но и функция времени t, т. е. может изменяться и со временем.

Основной задачей этого раздела гидравлики является определение следующих зависимостей скорости u и давления P в каждой точке потока жидкости, которые являются соответствующими функциями времени t и координат x,y,z:

ФОРМУЛЫ

Трудность изучения законов движения жидкости обусловливается самой природой жидкости и особенно сложностью учета касательных напряжений, возникающих вследствие наличия сил трения между частицами. Поэтому изучение гидродинамики, по предложению Л. Эйлера, удобнее начинать с рассмотрения невязкой (идеальной) жидкости, т. е. без учета сил трения, внося затем уточнения в полученные уравнения для учета сил трения реальных жидкостей.

Существует два метода изучения движения жидкости: метод Ж. Лагранжа и метод Л. Эйлера.

Метод Лагранжа заключается в рассмотрении движения каждой частицы жидкости, т. е. траектории их движения. Из-за значительной трудоемкости этот метод не получил широкого распространения.

Метод Эйлера заключается в рассмотрении всей картины движения жидкости в различных точках пространства в данный момент времени. Этот метод позволяет определить скорость движения жидкости в любой точке пространства в любой момент времени, т. е. характеризуется построением поля скоростей и поэтому широко применяется при изучении движения жидкости. Недостаток метода Эйлера в том, что при рассмотрении поля скоростей не изучается траектория отдельных частиц жидкости.

При перемещении жидкости силу давления, отнесенную к единице площади, рассматривают как напряжение гидродинамического давления, подобно напряжению гидростатического давления при равновесии жидкости. Как и в гидростатике, вместо термина «напряжение давления» используют выражение «гидродинамическое давление», или просто «давление».

По характеру изменения скоростей во времени движение жидкости бывает установившееся и неустановившееся.

Виды движения (течения) жидкости

Течение жидкости вообще может быть неустановившимся (нестационарным) или установившимся (стационарным).

Неустановившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени изменяются, т.е. u(скорость) и P(давление) зависят не только от координат точки в потоке, но и от момента времени, в который определяются характеристики движения.

Примером неустановившегося движения может являться вытекание жидкости из опорожняющегося сосуда, при котором уровень жидкости в сосуде постепенно меняется (уменьшается) по мере вытекания жидкости.

становившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени не изменяются, т.е. u и P зависят только от координат точки в потоке, но не зависят от момента времени, в который определяются характеристики движения.

Пример установившегося движения – вытекание жидкости из сосуда с постоянным уровнем, который не меняется (остаётся постоянным) по мере вытекания жидкости.

В случае установившегося течения в процессе движения любая частица, попадая в заданное, относительно твёрдых стенок, место потока, всегда имеет одинаковые параметры движения. Следовательно, каждая частица движется по определённой траектории.

Траекторией называется путь, проходимый данной частицей жидкости в пространстве за определенный промежуток времени.

При установившемся движении форма траекторий не изменяется во время движения. В случае неустановившегося движения величины направления и скорости движения любой частицы жидкости непрерывно изменяются, следовательно, и траектории движения частиц в этом случае также постоянно изменяются во времени.

Поэтому для рассмотрения картины движения, образующейся в каждый момент времени, применяется понятие линии тока.

Линия тока – это кривая, проведенная в движущейся жидкости в данный момент времени так, что в каждой точке векторы скорости ui совпадают с касательными к этой кривой.

 

Нужно различать траекторию и линию тока. Траектория характеризует путь, проходимый одной определенной частицей, а линия тока направление движения в данный момент времени каждой частицы жидкости, лежащей на ней.

При установившемся движении линии тока совпадают с траекториями частиц жидкости. При неустановившемся движении они не совпадают, и каждая частица жидкости лишь один момент времени находится на линии тока, которая сама существует лишь в это мгновение. В следующий момент возникают другие линии тока, на которых будут располагаться другие частицы. Еще через мгновение картина опять меняется.

Если выделить в движущейся жидкости элементарный замкнутый контур площадью dω и через все точки этого контура провести линии тока, то получится трубчатая поверхность, которую называют трубкой тока. Часть потока, ограниченная поверхностью трубки тока, называется элементарной струйкой жидкости. Таким образом, элементарная струйка жидкости заполняет трубку тока и ограничена линиями тока, проходящими через точки выделенного контура с площадью dω. Если dω устремить к 0, то элементарная струйка превратится в линию тока.

Кроме того, установившееся движение подразделяется на равномерное и неравномерное.

Равномерное движение характеризуется тем, что скорости, форма и площадь сечения потока не изменяются по длине потока.

Неравномерное движение отличается изменением скоростей, глубин, площадей сечений потока по длине потока.

СТРУЙНАЯ МОДЕЛЬ ПОТОКА

В гидравлике рассматривается струйная модель движения жидкости, т.е. поток представляется как совокупность элементарных струек жидкости, имеющих различные скорости течения us. Индекс Sозначает (напоминает), что в каждой точке живого сечения скорости различны. Элементарные струйки как бы скользят друг по другу. Они трутся между собой и вследствие этого их скорости различаются. Причём, в середине потока скорости наибольшие, а к периферии они уменьшаются. Распределение скоростей по живому сечению потока можно представить в виде параболоида с основанием, равным S. Высота его в любой точке равна скорости соответствующей элементарной струйки uS. Площадь элементарной струйки равна dS. В пределах этой площади скорость можно считать постоянной. Понятно, что за единицу времени через живое сечение потока будет проходить объём жидкости Vt, равный объёму параболоида. Этот объём жидкости и будет равен расходу потока.

С учётом понятия средней скорости, которая во всех точках живого сечения одинакова, за единицу времени через живое сечение потока будет проходить объём жидкости (обозначим его Vtср ), равный:

Vtср=SVср.

Если приравнять эти объёмы Vtср = Vt=параболоида, можно определить значение средней скорости потока жидкости:

В дальнейшем среднюю скорость потока жидкости будем обозначать буквой V без индекса ср.

При неравномерном движении средняя скорость в различных живых сечениях по длине потока различна. При равномерном движении средняя скорость по длине потока постоянна во всех живых сечениях.

Уравнение неразрывности жидкости. В гидравлике обычно рассматривают потоки, в которых не образуются разрывы. Если выделить в потоке два любых сечения, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, то можно записать:

или

где Q— расход жидкости, м3/с; v — средняя скорость в сечении при установившемся движении, м/с; S— площадь живого сечения, м2

Как следует из вышерассмотренного уравнения расход, проходящий через все живые сечения потока, неизменен, несмотря на то, что в каждом сечении средняя скорость и площадь живого сечения различны.

Уравнение называют уравнением неразрывности потока при установившемся движении.

Из уравнения получим важное соотношение

т. е. средние скорости обратно пропорциональны площадям живых сечений, которым соответствуют эти средние скорости.

Уравнение неразрывности потока — одно из основных уравнений гидродинамики. Оно выводится из уравнения неразрывности для элементарной струйки несжимаемой жидкости при установившемся движении:

где v — местные скорости в каждом живом сечении струйки, м/с; DS — площадь живого сечения элементарной струйки, м2; D Qn— элементарный расход, м3/с

Рис.- схема демонстрирующая неразрывность потока

Устройство и принцип работы гидравлического замка. Назначение. Односторонние и двухсторонние гидравлические замки.

Гидрозамком называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия – в обоих направлениях.

По числу запорно-регулирующих элементов гидрозамки могут быть одно- и двухсторонними.

 

Рис.7.23. Односторонний гидрозамок

а – подача рабочей жидкости к полости А; б – течение жидкости из полости А в полость Б;

в – подача рабочей жидкости в полость Б; г – течение жидкости из полости Б в полость А

при наличии управляющего воздействия; д – условное обозначение одностороннего гидрозамка

Односторонний гидрозамок (рис.7.23) имеет толкатель 3, запорно-регулирующий элемент 1 и нерегулируемую пружину 2, которые образуют подобие обратного клапана. У одностороннего гидрозамка выполнено три подвода, соединенные с тремя полостями гидрозамка А, Б и У. При подаче рабочей жидкости под давлением в полость А (рис.7.23, а), открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость начинает свободно проходить в полость Б (рис. 7.23, б). Управляющее воздействие отсутствует, т.е. в полость У давление жидкости не подается. При подводе рабочей жидкости к полости Б клапан закрыт (рис.7.23, в). Однако, если одновременно с этим подвести жидкость к полости У (подать управляющее воздействие), то толкатель 3 перемещаясь вверх откроет запорно-регулирующий элемент. В этом случае жидкость будет свободно проходить из полости Б в полость А (рис.7.23, г), пока будет присутствовать управляющее воздействие в полости У.

 

Односторонние гидрозамки применяются для блокировки движения выходного звена гидродвигателя в одном направлении. Для блокировки выходного звена в двух направлениях применяются двухсторонние гидрозамки.

Двухсторонний гидрозамок (рис.7.24) имеет в своем корпусе два запорно-регулирующих элемента 1, две нерегулируемые пружины 2, а между ними плавающий толкатель 3 (рис.7.24, а). При подводе рабочей жидкости под давлением к каналу А открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость свободно поступает в канал В и далее к гидродвигателю (например в поршневую полость гидроцилиндра). Одновременно с этим толкатель 3 гидрозамка перемещается вправо и открывает второй запорно-регулирующий элемент, обеспечивая пропуск жидкости (например, от штоковой полости гидроцилиндра) из канала Г в канал Б и далее в сливную магистраль. Аналогично гидрозамок работает при реверсе движения выходного звена гидродвигателя. Если жидкость под давлением не подводится ни к одному из каналов (А или В), то рабочие элементы 1 снова занимают положение, указанное на рис.7.24, а. Полости гидродвигателя блокируются от слива, тем самым, блокируя выходное звено гидродвигателя от перемещений.

Рис.7.24. Двухсторонний гидрозамок:

а – нейтральное положение; б – положение толкателя при подводе

давления в канал А; в – положение толкателя при подводе давления в канал В;

г – условные обозначения

При установке гидрозамков необходимо учитывать их конструктивное исполнение (тип), способ нагружения выходного звена гидродвигателя, а также место размещения при этом дросселей с обратными клапанами – до или после гидрозамка. Дроссели с обратными клапанами свободно пропускают поток рабочей жидкости на подъем рабочего органа и ограничивают расход рабочей жидкости и соответственно скорость рабочего органа при его опускании (рис.7.25).

 

Рис.7.25. Схема установки одностороннего гидрозамка:

а – без дросселя с обратным клапаном; б – дросселем и обратным клапаном

Если в схеме привода гидроцилиндра грузоподъемного механизма с гидрозамком не будет установлен дроссель с обратным клапаном (рис.7.25, а), то при перемещении золотника гидрораспределителя в позицию “опускание” в гидролинии насоса и управления гидрозамком создается давление, достаточное для открытия гидрозамка. После его открытия рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра поступает на слив, и шток опускается под действием внешней нагрузки F. При этом скорость перемещения штока гидроцилиндра может превысить скорость, обусловленную подачей насоса. Тогда давление в противоположной (поршневой) полости гидроцилиндра и в гидролинии управления уменьшается, запорный элемент гидрозамка под действием пружины закрывается и движение прекращается. Затем давление в напорной гидролинии и в гидролинии управления снова возрастает, и гидрозамок открывается. Таким образом, происходят прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления. Для исключения этого явления между гидрозамком и гидроцилиндром рекомендуется устанавливать дроссель с обратным клапаном (см. рис.7.25, б), сопротивление которого при опускании штока создает давление, необходимое для открытия обратного клапана гидрозамка и поддержания его в том положении.

Давление управления для гидрозамков составляет от 0,02 (минимальное давление срабатывания ненагруженного клапана) до 32 МПа.

В гидросистемах мобильных машин наибольшее применение получили односторонние гидрозамки с коническим запорным элементом, имеющие условный проход 16, 20, 25 и 32 мм.

stydopedia.ru

ПРИМЕНЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ГИДРОЗАМКОВ в Минске, по Беларуси

Для предотвращения самопроизвольного опускания стрелы и рамы автокрана в гидроцилиндрах устанавливают гидрозамки, которые автоматически запирают выход рабочей жидкости при отрыве трубопроводов.

Гидрозамки по прийципу работы делятся на одно- и двусторонние, а по расположению— на выносные и внутренние, встроенные в днища гидроцилиндров.

При внутреннем расположении гидрозамков увеличивается надежность их работы: длина трубопровода равна нулю и возможность его поломки исключается. Однако такое размещение не всегда возможно, так как в днищах гидроцилиндров недостаточно места. Поэтому в гидроцилиндрах диаметром от 50 до 100 мм устанавливают выносные гидрозамки, а диаметром от 100 и 320 мм — внутеренние.

Односторонний выносной гидрозамок . (рис. 28,а) состоит из корпуса 1, в котором размещаются поршень 10, седло 6, гильза 4, шарик 5, игла 7. Для удержания поршня в крайнем левом положении служит пружина 5, а для постоянного прижатия шарика к седлу — пружина 3. Герметичность соединений гидрозамка обеспечивается уплотнительными кольцами 2 и 9. Гидрозамок 1 (рис. 28, б) соединен трубопроводом б с поршневой полостью и трубопроводами б и г со штоковой полостью гидроцилиндра 3, а трубопроводом а ид через гидрораспределитель 2 с гидронасосом и масляным баком.

Рис. 28. Гидрозамки.

Односторонние гидрозамки запирают выход рабочей жидкости только из одной полости гидроцилиндра — поршневой или штоковой. В гидроцилиндрах перемещения груза, которые при работе могут занимать и вертикальное положение, необходимо иметь замкнутый объем рабочей жидкости в обеих полостях, поэтому возникает потребность в установке гидрозамков как на штоковой, так и на поршневой полостях. В этом случае устанавливают двусторонний выносной гидрозамок (рис. 28, в). Он представляет собой корпус 1, в котором расположены два клапана с гильзами 4, шариками 5 и седлами 6, поршень 10 с уплотнительным кольцом 9 и две иголки 7.

Для прижатия шариков к седлам служат две пружины 3, а для удержания поршня в среднем положении — две пружины 8. Герметичность соединений гидрозамка Обеспечивается с помощью уплотнительных колец 2. Для подсоединения гидрозамка к трубопроводам служат штуцера. Гидрозамок 1 (рис. 28, г) соединен трубопроводом б с поршневой полостью и трубопрЬводом г со штоковой полостью гидроцилиндра 3, а трубопроводами д, в и д через гидрораспределитель 2 с гидронасосом и масляным баком.

Рис. 29. Внутренние гидрозамки.

При установке внутреннего гидрозамка в днище гидроцилиндра 8 (рис. 29, а, б) выполняют сквозное отверстие с подводными каналами, в котором размещают поршень 2 с ножкой или вставным роликом 11, седло 5 и шарик 6. Поршень 2 удерживается в крайнем левом положении с помощью пружины 4, а шарик 6 прижимается к седлу 5 с помощью пружины 7. Уплотнение поршня, седла и штуцеров 10 осуществляется резиновыми кольцами 3. Схема подсоединения внутренних гидрозамков и принцип их работы такие же, как и для выносных.

Для устранения утечек рабочей жидкости из полости 1 в полость III (рис. 28 и 29) в седле выполняют фаску величиной 0,15… …0,2 мм, в результате чего достигается достаточно плотное при¬легание поверхности шарика к седлу.

Седло изготовляют из стали 45. Термическая обработка — объемная закалка до твердости HRC 40…45. При изготовлении допускается взаимное биение поверхностей не более0,06мм. Поршень изготовляют из стали 35, поверхность d подвергают закалке ТВЧ на глубину 1-1,5 мм до твердости HRC 38…46. После термообработки наружную поверхность шлифуют. Шероховатость наружной поверхности Ra = 1,25…0,63 мкм, остальных — Rz =80…40 мкм. Допускается несоосность поверхностей d и dz не более 0,04 мм. Поршень и седло оксидируют.

После сборки гидрозамки испытывают на герметичность давлением, равным 1,5 рабочего давления автокрана. При этом наружные утечки рабочей жидкости не допускаются. При подаче давления 13,5 МПа в полость 1 утечка рабочей жидкости через шариковый клапан в полость III для гидрозамков автокранов не должна превышать 1 см3 за 2 мин (масло веретенное АУ ГОСТ 1642—75, температура 20° С).

Поршень должен перемещаться без заеданий на величину ходаз, обеспечивающего достаточное открытие клапана. При подаче рабочей жидкости по трубопроводу а в количестве 40 л/мин и свободном выходе из полости б в резервуар перепад давления для односторонних гидрозамков не должен превышать 0,3 МПа. Для двусторонних гидрозамков зависимость давления открытия гидрозамка от давления рабочей жидкости в гидроцилиндре приведена на рис. 30, а, зависимость сопротивления гидрозамка от количества жидкости, протекающей через него,— на рис. 30, б.

Рис. 30. Зависимость давления открытия гидрозамка от давления рабочей жидкости и сопротивления гидрозамка от ее расхода.

При эксплуатации автокранов, в гидроцилиндрах которых установлены гидрозамки, во время опускания груза наблюдаются краткие, непродолжительные остановки, так называемое «клевание». В некоторой мере это связано с наличием резонансных явлений в работе упругой системы гидрозамка.

Однако в некоторых случаях при правильно выбранных массах движущихся деталей гидрозамка и жесткости упругих эле¬ментов, а также при несовпадении частот собственных и вынужден¬ных колебаний явление «клевания» все же может иметь место.

Скорость опускания груза стрелой автокрана будет равномерной при соблюдении равенства расходов рабочей жидкости, поступающей в штоковую полость и вытекающей из поршневой (Q2 = Qx). При работе автокрана на малых скоростях опускания груза (Q% = Q2rnin) и резком открытии щели между шариком и седлом гидрозамка равенство расходов нарушается и Qx становится больше Q2. При этом в штоковой полости гидрозамка создается разрежение, шарик гидрозамка прижимается к седлу, закрывает выход рабочей Жидкости из поршневой полости, и скорость опускания груза резко падает. При закрытом гидрозамке давление в этих полос¬тях гидроцилиндра и гидрозамка вновь повышается, поршень гидрозамка опять открывает щель, и цикл повторяется.

Для устранения явления «клевания» стараются также открывать щель между седлом и шариком как можно плавнее. Для этого делают поршень гидрозамка с кривой ножкой или устанавливают штырь эксцентрично (см. рис. 28, в), что дает положительные результаты.

sgteh.by

Гидрозамки

Гидрозамком называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия – в обоих направлениях.

По числу запорно-регулирующих элементов гидрозамки могут быть одно- и двухсторонними.

Рис.7.23. Односторонний гидрозамок
а – подача рабочей жидкости к полости А; б – течение жидкости из полости А в полость Б;
в – подача рабочей жидкости в полость Б; г – течение жидкости из полости Б в полость А
при наличии управляющего воздействия; д – условное обозначение одностороннего гидрозамка

Односторонний гидрозамок (рис.7.23) имеет толкатель 3, запорно-регулирующий элемент 1 и нерегулируемую пружину 2, которые образуют подобие обратного клапана. У одностороннего гидрозамка выполнено три подвода, соединенные с тремя полостями гидрозамка А, Б и У. При подаче рабочей жидкости под давлением в полость А (рис.7.23, а), открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость начинает свободно проходить в полость Б (рис. 7.23, б). Управляющее воздействие отсутствует, т.е. в полость У давление жидкости не подается. При подводе рабочей жидкости к полости Б клапан закрыт (рис.7.23, в). Однако, если одновременно с этим подвести жидкость к полости У (подать управляющее воздействие), то толкатель 3 перемещаясь вверх откроет запорно-регулирующий элемент. В этом случае жидкость будет свободно проходить из полости Б в полость А (рис.7.23, г), пока будет присутствовать управляющее воздействие в полости У.

Односторонние гидрозамки применяются для блокировки движения выходного звена гидродвигателя в одном направлении. Для блокировки выходного звена в двух направлениях применяются двухсторонние гидрозамки.

Двухсторонний гидрозамок (рис.7.24) имеет в своем корпусе два запорно-регулирующих элемента 1, две нерегулируемые пружины 2, а между ними плавающий толкатель 3 (рис.7.24, а). При подводе рабочей жидкости под давлением к каналу А открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость свободно поступает в канал В и далее к гидродвигателю (например в поршневую полость гидроцилиндра). Одновременно с этим толкатель 3 гидрозамка перемещается вправо и открывает второй запорно-регулирующий элемент, обеспечивая пропуск жидкости (например, от штоковой полости гидроцилиндра) из канала Г в канал Б и далее в сливную магистраль. Аналогично гидрозамок работает при реверсе движения выходного звена гидродвигателя. Если жидкость под давлением не подводится ни к одному из каналов (А или В), то рабочие элементы 1 снова занимают положение, указанное на рис.7.24, а. Полости гидродвигателя блокируются от слива, тем самым, блокируя выходное звено гидродвигателя от перемещений.

Рис.7.24. Двухсторонний гидрозамок:
а – нейтральное положение; б – положение толкателя при подводе
давления в канал А; в – положение толкателя при подводе давления в канал В;
г – условные обозначения

При установке гидрозамков необходимо учитывать их конструктивное исполнение (тип), способ нагружения выходного звена гидродвигателя, а также место размещения при этом дросселей с обратными клапанами – до или после гидрозамка. Дроссели с обратными клапанами свободно пропускают поток рабочей жидкости на подъем рабочего органа и ограничивают расход рабочей жидкости и соответственно скорость рабочего органа при его опускании (рис.7.25).

Рис.7.25. Схема установки одностороннего гидрозамка:
а – без дросселя с обратным клапаном; б – дросселем и обратным клапаном

Если в схеме привода гидроцилиндра грузоподъемного механизма с гидрозамком не будет установлен дроссель с обратным клапаном (рис.7.25, а), то при перемещении золотника гидрораспределителя в позицию “опускание” в гидролинии насоса и управления гидрозамком создается давление, достаточное для открытия гидрозамка. После его открытия рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра поступает на слив, и шток опускается под действием внешней нагрузки F. При этом скорость перемещения штока гидроцилиндра может превысить скорость, обусловленную подачей насоса. Тогда давление в противоположной (поршневой) полости гидроцилиндра и в гидролинии управления уменьшается, запорный элемент гидрозамка под действием пружины закрывается и движение прекращается. Затем давление в напорной гидролинии и в гидролинии управления снова возрастает, и гидрозамок открывается. Таким образом, происходят прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления. Для исключения этого явления между гидрозамком и гидроцилиндром рекомендуется устанавливать дроссель с обратным клапаном (см. рис.7.25, б), сопротивление которого при опускании штока создает давление, необходимое для открытия обратного клапана гидрозамка и поддержания его в том положении.

Давление управления для гидрозамков составляет от 0,02 (минимальное давление срабатывания ненагруженного клапана) до 32 МПа.

В гидросистемах мобильных машин наибольшее применение получили односторонние гидрозамки с коническим запорным элементом, имеющие условный проход 16, 20, 25 и 32 мм.

students-library.com

Устройство и принцип работы гидрозамка типа КУ — КиберПедия

Конструкция одностороннего гидрозамка типа КУ показана на рис. 3.17. Гидрозамок состоит из корпуса 1 с крышками 5 и 8, поршня 2 с толкателем 3. конического клапана 4 с пружиной 6 и уплотнений. Поршень 2 жестко соединен с толкателем 6. Правая часть клапана 3 выполнена и виде направляющего цилиндра. Клапан 4 поджат к седлу корпуса пружиной 6, а поршень с толкателем находятся в левом положении. Корпус 1 имеет следующие полости: РТ − для соединения гидрозамка с напорной или сливной линией, например, при помощи распределителя РН; А − для соединения с гидродвигателем, например, с гидроцилиндром Ц; торцовую Y, соединенную наклонным каналом с полостью А, и полость X гидравлического управления.

Схема включения одностороннего гидрозамка в гидросистему с направляющим распределителем РН и гидроцилиндром одностороннего действия Ц представлена на рис. 3.18, а. При этом возможны два режима работы поршня: фиксирование и подъем.

При режиме фиксирования оба электромагнита ЭМ1 и ЭМ2 распределителя РН выключены, а гидрозамок работает аналогично обратному клапану при отсутствии гидравлического воздействия на поршень 2 со стороны полости X (см. рис. 3.17, а и 3.18, а). Клапан 3 закрыт под действием силы давления жидкости, поступающей в полость Y через полость А (см. рис. 3.17, а). В результате поршневая полость гидроцилиндра Ц оказывается запертой, а его поршень застопорен в заданном положении (см. рис. 3.18, а).

При режиме подъема поршня включается электромагнит ЭМ1, запорно-регулирующий элемент распределителя РН занимает позицию а. При этом полость РТ гидрозамка соединяется с напорной линией гидросистемы. Клапан 4, преодолевая усилие пружины 6, под действием силы давления открывается, (см. рис. 3.17, б и 3.18, а) и рабочая жидкость через рабочее окно поступает сначала в полость А гидрозамка, а затем − в поршневую полость цилиндра Ц, и поршень цилиндра поднимается.

При наличии управляющего воздействия X гидрозамок работает аналогично клапанному распределителю с гидравлическим управлением, при этом происходит опускание поршня цилиндра. Для этого включается электромагнит ЭМ2, запорный регулирующий элемент распределителя РН занимает позицию b (см. рис. 3.17, б и 3.18, а).

Рис. 3.17. Гидрозамок односторонний типа КУ в закрытом (а) и открытом (б) положении

 

 

Рис.3.18. Схемы включения одностороннего (а) и двухстороннего (б) гидрозамка типа КУ

 

В результате полость X гидрозамка соединяется с напорной линией Р распределителя, а полость РТ гидрозамка − со сливной полостью Т. Поршень 2 с толкателем под действием силы давления жидкости, преодолевая усилие пружины 6 и давление жидкости в полости Y, перемещается вправо. При этом толкатель поршня 3 открывает клапан 4, обеспечивая пропускание рабочей жидкости в обратном направлении из поршневой полости гидроцилиндра Ц в полость А гидрозамка через рабочее окно клапана, полость РТ и далее на слив. В результате этого поршень гидроцилиндра опускается под действием силы тяжести. Для прекращения управляющего воздействия электромагнит ЭМ2 отключают, и гидрозамок снова работает в режиме фиксирования.

В гидроприводах для запирания рабочей жидкости в гидроцилиндре и исключения возможности самопроизвольного перемещения исполнительных рабочих органов, расположенных наклонно или вертикально, в случае прекращения подачи рабочей жидкости применяют двусторонние гидрозамки с двумя запорно-регулирующими элементами. Схема подключения двустороннего гидрозамка приведена на рис. 3.18, б.

При подаче рабочей жидкости в правую полость гидрозамка плавающий поршенек перемещается влево и своим толкателем открывает клапан. Вместе с тем под давлением рабочей жидкости откроется и правый клапан гидрозамка и жидкость станет поступать в штоковую полость гидравлического цилиндра. При этом из поршневой полости цилиндра Ц жидкость будет сливаться через открытый левый клапан. С прекращением подачи жидкости в гидрозамок оба его клапана закрываются, и жидкость будет заперта в обеих полостях гидроцилиндра. При подаче жидкости в левую полость гидрозамка работа будет протекать в противоположном направлении.

Основными параметрами гидрозамков являются: условный проход, номинальное давление, давление открывания, номинальный и максимальный расход жидкости и максимальные внутренние утечки жидкости.

cyberpedia.su

Вспомогательные устройства гидросистем

7.2. Фильтры

Фильтры служат для очистки рабочей жидкости от содержащихся в ней примесей. Эти примеси состоят из посторонних частиц, попадающих в гидросистему извне (через зазоры в уплотнениях, при заливке и доливке рабочей жидкости в гидробак и т.д.), из продуктов износа гидроагрегата и продуктов окисления рабочей жидкости.

Механические примеси вызывают абразивный износ и приводят к заклиниванию подвижных пар, ухудшают смазку трущихся деталей гидропривода, снижают химическую стойкость рабочей жидкости, засоряют узкие каналы в регулирующей гидроаппаратуре.

Примеси задерживаются фильтрами (рис.7.3), принцип работы которых основан на пропуске жидкости через фильтрующие элементы (щелевые, сетчатые, пористые) или через силовые поля (сепараторы). В первом случае примеси задерживаются на поверхности или в глубине фильтрующих элементов, во втором рабочая жидкость проходит через искусственно создаваемое магнитное, электрическое, центробежное или гравитационное поле, где происходит оседание примесей.

Рис.7.3. Схема фильтрации рабочей жидкости

По тонкости очистки, т.е. по размеру задерживаемых частиц фильтры делятся на фильтры грубой, нормальной и тонкой очистки.

Фильтры грубой очистки задерживают частицы размером до 0,1 мм (сетчатые, пластинчатые) и устанавливаются в отверстиях для заливки рабочей жидкости в гидробаки, во всасывающих и напорных гидролиниях и служат для предварительной очистки.

Фильтры нормальной очистки задерживают частицы от 0,1 до 0,05 мм (сетчатые, пластинчатые, магнитно-сетчатые) и устанавливаются на напорных и сливных гидролиниях.

Фильтры тонкой очистки задерживают частицы размером менее 0,05 мм (картонные, войлочные, керамические), рассчитаны на небольшой расход и устанавливаются в ответвлениях от гидромагистралей.

В зависимости от мест установки фильтров в гидросистеме различают фильтры высокого и фильтры низкого давления. Последние можно устанавливать только на всасывающих или сливных гидролиниях.

Конструкции фильтров.

Сетчатые фильтры устанавливают на всасывающих и сливных гидролиниях, а также в заливочных отверстиях гидробаков. Фильтрующим элементом является латунная сетка, размер ячеек которой определяет тонкость очистки рабочей жидкости. Сетка устанавливается в один и более слоев. Для уменьшения сопротивления фильтрующую поверхность делают как можно большей.

Рис.7.4. Сетчатый фильтр
1 – корпус; 2 – сетка; 3 – диски; 4 – перфорированная трубка; 5 – гайка; 6 – прокладки.

На рис.7.4. изображена конструкция сетчатого фильтра. Фильтр состоит из корпуса 1 с отверстиями для пропуска рабочей жидкости и обтянутого двумя слоями сетки 2. Торцевые поверхности фильтра закрыты двумя дисками 3. Через центральные отверстия дисков проходит стальная перфорированная труба 4, соединяемая с всасывающей трубой насосной установки.

Проволочные фильтры имеют аналогичную конструкцию. Они состоят из трубы с большим количеством радиальных отверстий или пазов, на наружной поверхности которой навивается калибровочная проволока круглого или трапециевидного сечения. Зазор между рядами проволок определяет тонкость фильтрации рабочей жидкости (до 0,05 мм). Недостаток сетчатых и проволочных фильтров – трудность очистки фильтрующих элементов от скопившихся на их поверхности загрязнений.

Пластинчатые (щелевые) фильтры устанавливают на напорных и сливных гидролиниях гидросистем. Пластинчатый фильтр типа Г41 (рис.7.5) состоит из корпуса 1, крышки 2 и оси 3, на которой закреплен пакет фильтрующих элементов. Крышка, имеющая отверстия для подвода и отвода жидкости, крепится к корпусу болтами, а стык между ними уплотняется резиновым кольцом 4. Пакет фильтрующих элементов состоит из набора основных 5 и промежуточных пластин 6. Жидкость поступает в корпус фильтра и через щели между основными и промежуточными пластинами попадает во внутреннюю полость фильтра, образованную вырезами в основных пластинах. При протекании жидкости через щели содержащиеся в ней механические примеси задерживаются. Тонкость очистки зависит от толщины промежуточных пластин. В процессе эксплуатации фильтра щели засоряются. Для очистки служат скребки 7, укрепленные на шпильке 8. При повороте рукояткой оси 3 скребки, помещенные между основными и промежуточными пластинами, очищают слой загрязнений на входе в щели. При скапливании загрязнений на дне корпуса производится их удаление через отверстие в нижней части корпуса 9. Такой сравнительно простой способ очистки является достоинством пластинчатых фильтров.

Рис.7.5. Пластинчатый фильтр типа Г41:
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – ось; 4 – резиновое кольцо; 5 – основные пластины;
6 – промежуточные пластины; 7 – скребки; 8 – шпилька; 9 – пробка.

Пластинчатые фильтры Г41 выпускают на расход до 70 л/мин при перепаде давлений 0,1 и 0,2 МПа. В зависимости от типоразмера фильтров наименьший размер задерживаемых частиц составляет 0,08, 0,12 и 0,2 мм.

Сетчатые, проволочные и щелевые фильтры имеют небольшое сопротивление при протекании через них рабочей жидкости, но тонкость их очистки невелика.

Для улучшения очистки рабочей жидкости применяют фильтры тонкой очистки, которые имеют большое сопротивление и рассчитаны на небольшие расходы. Их устанавливают на ответвлениях от гидромагистралей. Во избежание быстрого засорения перед фильтрами тонкой очистки устанавливают фильтры грубой очистки.

В фильтрах тонкой очистки используют тканевые, картонные, войлочные и керамические фильтрующие элементы.

Фильтры с картонными и тканевыми элементами задерживают за один проход значительную (до 75%) часть твердых включений размером более 4-5 мкм. Схема такого фильтра с комбинированным элементом, состоящим из элементов тонкой 2 и грубой 1 очистки, представлена на рис.7.6. До открытия перепускного клапана 3 жидкость последовательно проходит через оба элемента (рис.7.6, а). При засорении элемента тонкой очистки открывается перепускной клапан 3, и жидкость через элемент грубой очистки поступает к выходному штуцеру, минуя элемент тонкой очистки (рис.7.6, б).

Рис.7.6. Комбинированный фильтр из элементов грубой и тонкой очистки

Бумажный элемент обычно выполняется в виде цилиндра, стенки которого для увеличения фильтрующей поверхности собирают в складки той или иной формы (рис.7.7).

Войлочные и металлокерамические фильтры относятся к фильтрам тонкой очистки. Их также называют глубинными, поскольку жидкость проходит через толщу пористого материала (наполнителя). Они имеют более высокую грязеемкость и сравнительно большой срок службы.

gidravl.narod.ru