Вопрос. Синхронизаторы движения узлов, типовые схемы и способы синхронизации многодвигательных приводов.

Синхронизаторы движения узлов

Во многих случаях требуется автоматически синхронизировать выходные скорости нескольких гидродвигателей (силовых цилиндров), питающихся от одного (общего) насоса. При этом для синхронизации действия нескольких

гидродвигателей обычно требуется обеспечить равенство их скоростей. Для этого применяются различные устройства, наиболее распространенными из которых являются устройства, называемые делителями подведенного потока, построенные на объемном или дроссельном принципе. Наиболее простыми делителями объемного типа являются спаренные (связанные валами) гидромоторы / и 2, преимущественно аксиально-поршневых тигров (рис. 80, а). Гидромоторы в данной схеме являются расходомерными/устройствами

(дозаторами), пропускающими через себя за один оборот/жидкость в объеме, равном рабочему объему гидромотора (без учета утечек в гидромоторе).

При равных рабочих объемах гидромоторов 1 и 2 деление потока Q жидкости, поступающей от источника расхода (насоса) между гидродвигателями 3 и 4, будет произведено в данной схеме на равные части Q/2. При условии

равенства внешней нагрузки цилиндров (Рг & /> 2) перепад давления в гидромоторах будет обусловлен лишь трением, т. е. гидромоторы в этом случае практически будут работать в холостом режиме, ввиду чего утечки

жидкости в них практически

отсутствуют, т. е. объемный к. п. д.

их примерно равен единице,

вследствие чего подобная

схема синхронизации при этих

условиях сможет обеспечить

относительно высокую точность.

Однако при разных

внешних нагрузках гидродвигателей

(Рх ф Р2) равенство давлений

в них будет нарушено (рх^р2), в результате в линии

недогруженного гидродвигателя появится избыток мощности, ввиду

чего находящийся на этой линии гидромотор-дозатор

вступит в работу в качестве привода второго гидромотора,

находящегося в линии перегруженного гидродвигателя, который

в этом случае будет работать в режиме насоса, повышающего

давление сверх давления питания (на входе в гидромоторы)

рн до значения, необходимого для преодоления сопротивления

в линии перегруженного гидродвигателя.

Очевидно, что в этом режиме (Рг ф Р2 или рг Ф р2)

перепад давления в обоих гидромоторах-дозаторах будет

обусловлен не только механическими потерями, но и разницей

в нагрузках цилиндров Рг и Р2, которая в данной схеме

компенсируется работой в качестве

насоса гидромотора, установленного в ветви перегруженного

цилиндра. Перепад давления на гидромоторах, включая и тот

гидромотор, который будет работать в качестве насоса, в этом случае

будет равен без учета сил

давление в линии

питания (давление перед гидромоторами);

Ртах и Ртт — максимальная и минимальная текущая

нагрузка гидродвигателей (цилиндров);

F — площадь цилиндра.

Синхронизаторы следящего типа.

Более совершенной является синхронизация с помощью гидравлического следящего дифференциального

механизма, состоящего из двух соединенных со штоками силовых цилиндров реек 3 и 2 и шестерни 4, связанной через рычаг 6 с плунжером распределительного золотника 1 (рис. 82, а). Принцип действия синхронизатора основан на автоматическом регулировании сопротивления расходных окон распределительного золотника в

функции нагрузки силовых цилиндров, осуществляемом указанным следящим механизмом. Для обеспечения синхронности движения распределитель должен быть выполнен так, чтобы в среднем положении плунжера было обеспечено необходимое отрицательное перекрытие (t > > h) и плунжер располагался симметрично относительно окон питания правых полостей силовых цилиндров. Из схемы следует, что при синхронном движении поршней цилиндров шестерня 4 будет поворачиваться вокруг своей оси при неизменном положении последней. При рассогласовании же скоростей цилиндров, обусловленном изменениями нагрузки или иными причинами, шестерня будет дополнительно перемещаться (перекатываться) по рейке отстающего цилиндра, в результате рычаг 6 повернется вокруг оси 5 и переместит плунжер золотника 1 в соответствующую сторону, увеличивая сопротивление линии подвода жидкости опережающего цилиндра и уменьшая сопротивление отстающего

цилиндра.

В результате происходящего при этом перераспределения расходов жидкости в цилиндры синхронность будет восстановлена. Подобная схема не чувствительна к объемным потерям и изменениям нагрузки цилиндров и трения, а также отличается высокой точностью синхронизации по перемещению и скорости поршней цилиндров.

41.Вопрос. Вспомогательные гидроаппараты управления: реле давления и выдержки времени, ограничители, гидрозамки, муфты, аварийные и запорные клапаны, их назначение, принцип действия.

Реле давления

Реле давления применяется при электрогидравлическом автоматическом управлении для передачи сигналов управления на расстояния. Импульсом для срабатывания реле служит повышение давления в его цепи. Это

давление преобразуется в прямолинейное или угловое перемещения нагруженного пружиной плунжера или мембраны, в результате чего замыкаются или размыкаются электроконтакты в зависимости от их назначения.

Наиболее простыми из этих реле являются электрогидравлические выключатели (рис. 84), назначением которых является замыкание и размыкание сигнальной электрической цепи. На рис. 84, а выключатель изображен в

положении, когда поршень 4 под действием усилия пружины 3 утоплен и электроконтакты 1 разомкнуты. При повышении подводимого давления до значения, при котором преодолевается усилие пружины < 3, последняя

сжимается, и поршень 4 через подпружиненный толкатель 2 замыкает электроконтакты 1 (рис. 84, б). Для обеспечения герметичности применяются реле давления мембранного типа (рис. 84, в). Давление жидкости действует на нагруженную пружиной 2 гибкую мембрану У, при прогибе которой приводится в действие через

толкатель 3 электровыключатель 4 цепи управления. Подобные реле выпускаются для давления до 200 кГ/см2 и выше. Нечувствительность реле (перепад давлений включения и выключения) зависит от рабочего давления и обычно при давлении 200 кГ/см2 не превышает 10 кГ/см2.

Применяют также реле давления поршневых типов, причем их часто совмещают с предохранительным клапаном. На рис. 85, а приведена схема одного из поршневых реле. Жидкость под давлением поступает к каналу а и, пройдя дроссель, состоящий из пакета шайб /, поступает к нагруженному пружиной плунжеру 2. При повышении давления до

где / — площадь плунжера, при которой преодолевается усилие Р

пружины 3 (трением плунжера пренебрегаем), плунжер перемещается влево

и через толкатель 5 и электропереключатель 4 замыкает цепь

соответствующих контактов.

Реле выдержки времени

Во многих гидросистемах находит применение реле (клапан) выдержки времени. Клапан выдержки времени (реле времени) — распределительный аппарат, предназначенный для включения потока рабочей жидкости через

определенный промежуток времени после достижения установленного давления в подводящей гидролинии. При помощи этого реле осуществляют регулируемую выдержку времени между двумя следующими друг за другом

фазами движения исполнительных агрегатов или регулируемую задержку на некоторый промежуток времени какого-либо сигнала.Заданный интервал времени выдержки реле определяется временем наполнения жидкостью специального цилиндра (емкости), поршень которого в крайнем положении воздействует на соответствующий клапан (или на выключатель цепи соленоидного крана), либо временем истечения, жидкости

из цилиндра (временем перетекания через дроссель жидкости из одной емкости в другую). Схема реле времени, в котором выдержка определяется временем вытеснения поршнем жидкости из цилиндра при переменном ходе поршня и постоянном сопротивлении, изображена на рис. 86, а. Положение плунжера 2 реле здесь соответствует выполнению гидродвигателем рабочей операции. В этом положении полость цилиндра 4 реле соединена через плунжер 2 с рабочей линией гидросистемы, и поршень 5 перемещается, вверх до упорного винта 7, ограничивающего его ход. По окончании рабочей операции давление в рабочей линии гидросистемы повышается, в результате плунжер 2 под действием давления жидкости на плунжер 3 переместится, преодолев усилие пружины /, влево (рис. 86, б) и соединит полость цилиндра 4 с баком. После, этого поршенЬ 5 под действием

пружины 6 переместится вниз, вытесняя жидкость в бак. Время перемещения поршня 5 из верхнего положения в нижнее изменяется регулировкой длины винта 7 и сопротивлением, установленным на выходе из цилиндра 4. В конце ходд поршень 5, воздействуя на концевой выключатель (или на клапан переключения), осуществляет выключение или реверс системы. На рис. 86, в показана схема реле, в которой время выдержки определяется регулировкой дросселя 8 при постоянном ходе поршня 5.

Запорные (обратные) клапаны

Обратный клапан выполняет в гидросистеме те же функции, что и выпрямитель в электрической цепи, — пропускает при отсутствии постороннего управляющего воздействия поток жидкости лишь в одном направлении.

При наличии этого воздействия клапан пропускает поток в обоих направлениях. Обратный клапан (рис. 87) конструктивно подобен предохранительному (см. рис. 62), с той лишь разницей, что в нем применяют нерегулируемые пружины с малым усилием, достаточным для надежной посадки затвора в гнездо.

Распространены клапаны с шариковым (рис. 87, а) и конусным (рис. 87, б) затворами.

Клапаны с конусным затвором обладают более высоким быстродействием, чем шариковые. Время срабатывания клапанов колеблется в зависимости от размеров и конструкции от 0, 1 до 10 мсек. В гидроавтоматике применяются также управляемые обратные клапаны (с управляющим внешним воздействием). Клапан этого типа (рис. 87, в), обеспечивает свободный проход жидкости в одном направлении, в обратном же направлении проход обеспечивается принудительным открытием затвора / при помощи толкателя 2 поршня 3. Для этого жидкость от управляющего аппарата подается через канал а под поршень 3.

Гидравлические замки

Гидравлический замок — распределительный гидроаппарат, предназначенный для автоматического запирания жидкости в полостях гидродвигателя с целью фиксирования поршня силового цилиндра в заданных положениях.

Принципиальная схема одного из них изображена на рис. 88, а. В корпусе замка / размещены два обратных (запорных) шариковых клапана 2 и 4, и между которыми помещен плавающий поршенек 3. Жидкость от

распределителя поступает к замку через каналы а и Ъ и от замка к силовому цилиндру 5 через каналы end.

При подводе жидкости к каналу а (рис. 88, а) открывается левый запорный клапан 2У и жидкость через канал d проходит в левую полость силового цилиндра 5. При этом давлением жидкости поршенек 3 смещается вправо

и открывает правый запорный клапан 4, обеспечивая проход жидкости, отводимой из канала с> связанного с нерабочей (левой) полостью силового цилиндра 5, в канал b и далее к распределителю. При подаче жидкости от распределителя в канал b (при реверсе) замок срабатывает аналогично, но в обратном направлении.

В том случае, если циркуляции _ жидкости не происходит (что соответствует среднему положению-распределителя на рис. 88, б), обратные клапаны 2 и 4 запирают жидкость в полостях силового цилиндра 5, фиксируя его поршень и удерживая его нагрузку в заданном положении.

Разъемные муфты

В гидроаппаратах, подвергающихся частому демонтажу, обычно применяются устройства, предотвращающие

при этом выливание жидкости. Такими устройствами служат специальные разъемные муфты, в которых при разъединении трубопровода запорные клапаны автоматически перекрывают проходные сечения. Схема наиболее простой разъемной муфты с шариковыми затворами (клапанами) представлена на рис. 89. В

смонтированном виде (рис. 89, а) детали 1 и 4, соединенные с концами При этом шариковые затворы 2 и 5 приходят в контакт друг с другом и, отжимаясь от своих седел, образуют проход для жидкости. При свинчивании накидной гайки детали 1 и 4 отходят друг от друга, и шарики садятся под усилием пружин 6 и 7 в свои седла, герметично перекрывая трубопроводы (рис. 89, б).

Клапаны включения аварийной системы

Во многих случаях требуется обеспечить дублирующее (аварийное) питание гидродвигателя при отказе системы основного питания. На рис. 90, а и б показана схема переключателя (челночного клапана)

подобного назначения с ломающимся шарниром. Переключатель^ предназначен для автоматического подключения потребителя к основной а или дублирующей Ь гидросистеме при включении, в работу одной из них.

На рис. 90, а показана работа основной системы, на рис. 90, б — работа дублирующей системы.

При повреждении одного из трубопроводов изменяется давление на торцах челночного клапана, что вызывает его перемещение, после чего питание потребителя осуществляется через второй дублирующий трубопровод.

Для фиксирования положения челнока и устранения ложного срабатывания применяют различные фиксаторы. В схеме переключателя, представленного на рис. 90, фиксирование поршня 5 осуществляется с помощью ломающегося шарнира 4, нагруженного через поршень / пружиной 8. Кинематика этого шарнира такова, что для перемещения поршня 5, несущего плоские качающиеся затворы 2 и 6у из одного положения в противопо-.

, ложное потребуется переместить вверх поршень /, чему препятствует пружина 8. Эта пружина прижимает также через шарнир 4 затвор 2 к соответствующему гнезду 7 или 3 корпуса, обеспечивая предварительную герметизацию клапана, которая после того, как появится давление жидкости, повышается за счет неуравновешенного усилия этого давления на поршень 5.