Гидрозамок принцип работы схема действия

Гидрозамки

Гидрозамки - фотография 1 - изображение 1

Гидрозамок - это управляемый обратный клапан.

При отсутствии управляющего сигнала гидрозамок работает как обратный клапан, пропускает поток жидкости в одном направлении и не пропускает в другом. При появлении управляющего сигнала, гидрозамок пропускает жидкость в обоих направлениях.

Содержание:

  • Односторонний гидрозамок
  • Двусторонний гидрозамок
  • Для чего нужны управляемые обратные клапаны?
  • Монтажные исполнения гидравлических замков

В зависимости от количества обратных клапанов, установленных в одном корпусе, различают односторонние и двухсторонние гидрозамки.

Односторонний гидрозамок

На рисунке показана схема одностороннего гидрозамка.

Односторонний гидрозамок - фото 2 - изображение 2

В корпусе одностороннего гидрозамка установлены седло, запорно-регулирующий элемент (шарик) пружина, поршень с толкателем.

При отсутствии давлении в линии управления поток жидкости из канала 2 будет перетекать в канал 1 отодвигая запорно-регулирующий элемент. Если же поток жидкости подать в канал 1, то в канал 2 он попасть не сможет, т.к по действием потока шарик прижмется к седлу.

При наличии давления в линии управления 3 поршень с толкателем отодвинет шарик от седла, тем самым обеспечив беспрепятственное движение жидкости как из канала 2 в канал 1, так и наоборот из канала 1 в канал 2.

Двусторонний гидрозамок - изображение 3 - изображение 3

Двусторонний гидрозамок

Сдвоенный или двухсторонний гидрозамок состоит из двух управляемых обратных клапанов, установленных в одном корпусе. Линия управления каждого из клапанов соединена со входом другого клапана.

Для чего нужны управляемые обратные клапаны? - фотография 4 - изображение 4

Конструктивная схема двухстороннего гидрозамка показана на рисунке.

Монтажные исполнения гидравлических замков - изображение 5 - изображение 5

Сдвоенный гидрозамок пропускает жидкость из линии 2 в линию 1, в обратном направлении жидкость может протекать только при наличии давления в линии 3. Аналогично работает и вторая сторона гидрозамка, жидкость свободно проходит из канала 3 в канал 4, в обратном направлении замок будет пропускать жидкость только при наличии давления в канале 2.

Двухсторонний гидрозамок устанавливают между распределителем и гидроцилиндром. Линии обозначенные на рисунке цифрами 2 и 3 присоединяют к распределителю, а линии 1 и 4 в полостям гидроцилиндра.

При переключении распределителя в результате повышения давления в одной из линий, например линии в 2, поршень с толкателем переместится, отодвинув шарик (расположенный на рисунке справа) от седла, тем самым допустив течение жидкости из линии 4 в линию 3.

Для чего нужны управляемые обратные клапаны?

Основные функции гидрозамка:

  • запирание жидкости под давлением в отдельных участках гидравлической системы;
  • предотвращение падения груза, при резком снижении давлении, например в случае нарушения герметичности трубопровода;
  • предотвращение перемещения выходных звеньев гидродвигателей, вызванных, например утечками по золотникам.

Гидрозамки часто устанавливают на выходах из полостей гидроцилиндров, для предотвращения перемещения механизма в случае падения давления в системе.

Предназначение и применение - фотография 6 - изображение 6

Монтажные исполнения гидравлических замков

В настоящее время производятся гидрозамки различного монтажного исполнения:

  • модульного
  • трубного
  • стыкового
  • фланцевого

Гидравлические замки встраиваемого исполнения, могут быть установлены в специальные отверстия выполненные в гидравлической плите.

Заметка: Жидкость при наличии управляющего действия может протекать в обоих направлениях.

Двусторонний гидрозамок

Устройство и принцип работы гидрозамка типа КУ - фото 7 - изображение 7

Схема работы двухстороннего гидрозамка

Составные части двустороннего гидрозамка:

  1. Два запорных шарика
  2. Две пружины
  3. Один управляющий элемент

Принцип действия, рассмотрим на последовательности рисунков:

  • «а») Давление не подается обе полости закрыты запирающими устройствами.
  • «б») Подается давление в «А», жидкость отодвигает запорный шарик, и поступает в «В». Та же сила действует на управляющую часть, которая отодвигает запирающее устройство, и дает возможность течь жидкости из полости «Г» в «Б».
  • «в») Давление подается на полость «Б». Отодвигается запорный шарик и жидкость движется из «Б» в «Г» при этом управляющий элемент отодвигает шарик и открывает движение жидкости из «В» в «А».

Также существует следующие дополнительные классификации:

  • По виду запорного элемента. Конусовидные и шариковые. В примере выше мы рассмотрели устройства с шаровидным запорным элементом, но при применении конусовидного схема работы принципиально не изменится.
  • По вид управляющего воздействия. Существуют устройства с гидравлическим пневматическим, электронным, механическим управляющим воздействием. В примере выше был рассмотрен пример с гидравлическим воздействием на управляющую часть.

Предназначение и применение

Гидрозамки устанавливаются на входе в гидравлическую систему и их основным предназначением является блокирование перемещения механизма при ситуации стремительного падения давления в системе.

Расмотрим несколько примеров применения:

Гидрозамки - изображение 8 - изображение 8

Схема применения гидрозамков

  • «а») Блокирование гидроцилиндра при втягивании.
  • «б») Блокирование гидроцилиндра при выдвижении.
  • «в») Блокирование гидроцилиндра гидрозамком двустороннего действия.

Гидрозамки особенно распространены в гидравлических приводах строительных, дорожных и горных машин.

 

Устройство и принцип работы гидрозамка типа КУ

Гидроцилиндр: принцип работы, устройство и применение - фотография 9 - изображение 9

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).

Описание устройства - изображение 10 - изображение 10

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.

Гидрозамки

Общий принцип работы - фото 11 - изображение 11

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.

Гидроцилиндры одностороннего действия - изображение 12 - изображение 12

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 Апри 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.

Гидроцилиндры двустороннего действия - фото 13 - изображение 13

Рис.7.24. Двухсторонний гидрозамок: а - нейтральное положение; б - положение толкателя при подводедавления 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).

Функционирование гидрозамков - фото 14 - изображение 14

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.

Гидроцилиндр: принцип работы, устройство и применение

Варианты конструкции - изображение 15 - изображение 15

Данный прибор в общем смысле представляет из себя объемный двигатель с возвратно-поворотными или возвратно-поступательными движениями. Принципы работы гидроцилиндра широко используются в космонавтике, авиации, строительстве дорог, а также на подъемно-транспортных машинах и в землеройной отрасли. Механизм нашел применение в различном оборудовании, включая кузнечнопрессовые машины и металлорежущие станки.

Описание устройства

Если рассмотреть простейший случай, то можно сказать, что гидроцилиндр — это гильза в форме цилиндрической трубки с внутренней поверхностью, подвергшейся тщательной обработке. Внутри устройства находится специальный поршень с манжетами в виде уплотнений из резины. Последние служат для того, чтобы рабочая жидкость не перетекала через разделенные полости цилиндра. В эксплуатации применяются особые минеральные масла. Устройство и принцип работы гидроцилиндра подразумевают подачу жидкости в полость. Поршень получает определенное давление и начинает перемещаться.

Правильный подбор устройства предполагает знание некоторых важных характеристик. Для начала следует выбрать подходящий диаметр поршня, то есть значение толкающего или тянущего усилия гидроцилиндра. Немалую роль играет также и значение диаметра штока. Выбирается этот параметр в зависимости от требуемой грузоподъемности и уровня динамической нагрузки. При неверно подобранном значении возможно изгибание штока в процессе эксплуатации. Ход поршня, в свою очередь, влияет на направление движения рабочего органа и общие размеры устройства в разложенном состоянии. В собранном виде габариты определяются расстояниями по центрам. Способ крепления гидроцилиндра зависит от его конструктивного исполнения.

Телескопические гидроцилиндры - изображение 16 - изображение 16

Общий принцип работы

На полированную поверхность стержня передается усилие от поршня через шток. Правильное направление определяется при помощи грундбукса. Процессы подвода и отведения рабочей жидкости в цилиндре происходят через две укрепленных в гильзе крышки. Также у штока присутствует уплотнение из нескольких манжет. Первая из них служит для предотвращения утечки рабочей жидкости из гидроцилиндра, а вторая собирает попадающую внутрь грязь. Подвижный механизм и шток на резьбе соединяются специальной деталью или проушиной, которая обеспечивает подвижное закрепление корпуса агрегата.

Существует два основных принципа работы гидроцилиндра — с управлением при помощи гидрораспределителя или благодаря определенным средствам для регулировки гидравлического привода. При этом все действующие механизмы изготавливаются с повышенными показателями прочности и надежности. Конструктивные элементы вроде цилиндра и блока управления функционируют при высоких давлениях до 32 МПа. Для того чтобы лучше понять механизмы действия таких агрегатов, следует рассмотреть их основные актуальные разновидности.

Гидрозамки - фото 17 - изображение 17

Гидроцилиндры одностороннего действия

В таких устройствах шток выдвигается посредством давления рабочей жидкости в полости поршня. Возвращение в исходное положение осуществляется пружинным усилием. Если сравнивать с принципом работы двухстороннего гидроцилиндра, то можно отметить один важный нюанс. При прочих равных усилие в одностороннем агрегате создается меньшее. Это происходит за счет того, что прямой ход штока подразумевает необходимость преодоления силы упругости пружины в рассматриваемом механизме.

Ярким примером гидроцилиндра одностороннего действия может служить обыкновенный домкрат. В данном случае пружина применяется в качестве основного возвратного элемента. При этом в ряде случаев вовсе нет нужды в использовании этой детали. К примеру, возврат может происходить за счет силы тяжести поднятого груза, другого агрегата или же посредством приводного механизма.

Устройство и принцип работы гидравлического замка. Назначение. Односторонние и двухсторонние гидравлические замки. - фотография 18 - изображение 18

Гидроцилиндры двустороннего действия

Здесь рабочая жидкость также создает давление на шток. В качестве полости гидроцилиндра выбирается, соответственно, поршневая или штоковая. Прямой ход способен создавать большее усилие, однако скорость движения рабочей жидкости получается меньшей. При обратном движении картина ровно противоположная.

Такой принцип работы гидроцилиндра двухстороннего действия основывается на разнице в площадях, к которым происходит непосредственное приложение силы давления рабочей жидкости. Подобные устройства повсеместно встречаются, к примеру, при операциях подъема и опускания отвалов у большинства бульдозеров. Главную роль при этом играет эффективная площадь поперечного сечения.

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 19 - изображение 19

Функционирование гидрозамков

Конструктивное исполнение данного элемента базируется на том, к какому типу принадлежит гидроцилиндр. Для одностороннего устройства характерно наличие седла, запорно-регулирующего элемента в форме шарика, поршня с толкателем, а также пружины. Принцип работы гидроцилиндра и его замка заключается в том, что при отсутствии давления в линии управления рабочая жидкость перетекает из одного канала в другой, тем самым сдвигая шарик. Однако обратного хода не происходит, потому как под действием потока запорно-регулирующий элемент крепко прижимается к седлу. Если же давление в линии управления присутствует, то рабочая жидкость беспрепятственно перемещается между двумя каналами.

В сдвоенном гидрозамке совмещаются сразу два обратных клапана. Они располагаются в одном корпусе так, что линия управления каждого из них соединяется со входом другого. Принцип работы гидрозамка гидроцилиндра в таком случае основан на том, что рабочая жидкость движется в обратном направлении только при наличии давления в отсеке. При этом каждая из двух сторон механизма работает независимо.

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 20 - изображение 20

Варианты конструкции

Среди основных типов отмечают плунжерные, поршневые и телескопические устройства. Принцип работы плунжерного гидроцилиндра подразумевает подачу рабочей жидкости в полость, где плунжер начинает свое смещение из-за действия повышенного давления. Вернуться в исходное состояние агрегат способен благодаря воздействию внешнего усилия на торец штока.

Поршневые гидроцилиндры наиболее распространены. Основным отличием таких устройств от плунжерных является возможность к созданию толкающего или тянущего усилия. Штоковая полость сообщается через сапун с атмосферой, однако попадания частиц пыли и грязи на рабочую поверхность не происходит.

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 21 - изображение 21

Телескопические гидроцилиндры

Свое название эти устройства получили за счет внешнего сходства с телескопами или подзорными трубами. Универсальность данных гидроцилиндров позволяет применять в их основе как односторонние, так и двухсторонние механизмы. Наиболее часто используются для операций подъема и опускания кузовов самосвалов. Принципы работы гидроцилиндра телескопического типа предполагают наличие большого хода поршня при относительно компактных габаритных размерах самого устройства.

Гидрозамки

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 22 - изображение 22

Гидрозамки предназначены для пропускания потока рабочей жидкости при отсутствии управляющего воздействия — в одном направлении, а при наличии управляющего воздействия — в обоих направлениях.

Самопроизвольное движение рабочего органа (например, опускание ковша скрепера, ножа автогрейдера во время его транспортирования, стрелы крана или экскаватора во время работы) может привести к поломке машины. Обычно гидрозамки устанавливают между гидрораспределителем и гидроцилиндром для надежной фиксации и предотвращения самопроизвольного (неуправляемого) движения рабочих органов машины, вызванного неизбежными перетечками ра­бочей жидкости в зазоре запорно-регулирующего элемента направляющего ги­дроаппарата.

По конструктивному исполнению различают односторонние гидрозамки — с одним запорным элементом и двусторонние — с двумя запорными элементами. Гидрозамки состоят из обратных клапанов и цилиндров управления для их при­нудительного открытия. Односторонние гидрозамки перекрывают одну гидро­линию, а двусторонние — обе гидролинии, идущие от гидрораспределителя к гидроцилиндру.

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 23 - изображение 23

Рис. 4.39. Неразгруженный односторонний гидрозамок типа 541

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

В неразгруженном одностороннем гидрозамке (рис. 4.39) штоковая полость гидроцилиндра управления соединена с подклапанной полостью (с внутренним дренажом). В разгруженных односторонних гидрозамках эти полости разоб­щены, и изолированная штоковая полость гидроцилиндра управления соединена с дренажной гидролинией (с отдельным дренажом).

При установке гидрозамков необходимо учитывать их конструктивное ис­полнение (тип), а также место размещения дросселей с обратными клапанами — до или после гидрозамка (рис. 4.40). Дроссели с обратными клапанами сво­бодно пропускают поток жидкости на подъем рабочего органа и ограничивают расход рабочей жидкости и соответственно скорость рабочего органа при его опускании.

Если в схеме привода гидроцилиндра грузоподъемного механизма с гидро­замком не будет установлен дроссель с обратным клапаном, то при перемещении золотника гидрораспределителя в позицию «опускание» в гидролинии насоса и управления гидрозамком создается давление, достаточное для открытия гидро­замка. После открытия гидрозамка рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра поступает на слив, и рабочий орган 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.

Гидрозамок принцип работы схема действия - фото 24 - изображение 24

Рис. 4.40. Схемы установки неразгруженного гидрозамка после дросселя (а) и разгру­женного гидрозамка перед дросселем (б)

Для исключения этого явления между неразгруженным гидрозамком и ги­дроцилиндром рекомендуется устанавливать дроссель с обратным клапаном (см. рис. 4.40, а), сопротивление которого при опускании рабочего органа создает давление, необходимое для открытия обратного клапана гидрозамка и поддер­жания его в этом положении.

При установке замедлительного клапана или другого дросселирующего устройства между неразгруженным гидрозамком и сливной гидролинией все равно возникают прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления вследствие того, что при опускании рабочего органа давление дросселирования действует на штоковую полость гидроцилиндра, последний перемещается в ис­ходное положение и обратный клапан закрывается. После закрытия клапана дви­жение прекращается, давление за гидрозамком уменьшается, давление в гидро­линии управления повышается и гидрозамок снова открывается. После открытия гидрозамка жидкость перемещается в сливную линию, давление дросселирования возрастает, гидрозамок закрывается и т. д.

Когда дросселирование необходимо осуществить за гидрозамком (например, в гидрораспределителе), следует применять разгруженные гидрозамки (см. рис. 4.40, б), в которых давление дросселирования не воздействует на поршень управления гидрозамка и не закрывает его при опускании рабочего органа.

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

Для выбора гидрозамков рекомендуется определить давление в напорной гидролинии (давление управления ру) в момент открытия гидрозамка и при опускании рабочего органа.

При установке гидрозамка по схемам, приведенным на рис. 4.40, могут быть два случая нагружения: когда на гидроцилиндр действует нагрузка в направ­лении движения штока и когда такая нагрузка отсутствует. В зависимости от этого вычисления следует выполнять по следующим формулам.

При наличии нагрузки в направлении движения штока:

для неразгруженных гидрозамков

py = p1S1/S3 -- С,

для разгруженных гидрозамков

py =( p1S1р2 (S1 — S4) ]/S3 + С;

при отсутствии нагрузки в направлении движения штока; для неразгруженных гидрозамков

py = p1S2/S3 + С,

для разгруженных гидрозамков

py =( p1S1 + р2 (S1 — S4) ]/S3 + С

где рх — давление в подводе В; р2 — давление в подводе А; С — давление пружины за -порного элемента (можно принять С = 0,5 МПа).

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 25 - изображение 25

Рис. 4.41. Односторонние гидрозамки типа У4610.35А (а) и У4610.36А (б)

Односторонние гидрозамки КУпо ТУ2-053-0221244.063-91 ОАО «Гидравлик» (г. Грязи Липецкой обл.) с минимальным сопротивлением пропускают прямой поток масла, а обрат­ный поток возможен только посте принуди­тельного открытия запорного элемента с по­мощью гидравлически управляемого плунжера. Гидрозамки имеют четыре конструктивных ис­полнения. Аппараты исполнения 2 (рис. 4.29, а) состоят из корпуса 1, плунжера 2, запорного элемента 3, крышек 4, пружины б, винтов 5 и уплотнений. Прямой поток проходит из линии А в линию В; поток из В в А во.зможен только при наличии давления управления в полости 8, сдвигающего вправо плунжер 2 и принуди­тельно открывающего запорный элемент 3; по­лость 7 постоянно соединена с дренажной ли­нией. При незначительном подпоре в линии А (в случае потока через принудительно открытый обратный клапан) предпочтительно применение исполнения 4 (рис. 4.29, в), в кото­ром дренажной линии не требуется. В целях снижения давления управления могут исполь­зоваться аппараты с декомпрессором 9: испол­нение 1 (рис. 4.29, б) вместо исполнения 2 или исполнение 3 (рис. 4.29, г) вместо исполнения 4, в которых плунжер сначала открывает разгру­зочный клапан (декомпрессор), а затем - ос­новной запорный элемент.

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 26 - изображение 26

Рис. 4.29. Односторонние гидрозамки КУ исполнений 2 (а), 1 (б), 4 (в) и 3 (г); схемы их обозначений (д)

В схеме, показанной на рис. 4.31, а, гид­розамок 3 исключает возможность самопроиз­вольного опускания груза при нейтральном положении распределителя 4 или случайном падении давления в гидросистеме. Гидроклапан давления с обратным клапаном 2 (см. с. 143) настроен на давление, которое превышает дав­ление, создаваемое весом груза в штоковой по­лости цилиндра. В результате движение порш­ня вниз возможно только после переключения распределителя 4 влево и подвода давления в поршневую полость цилиндра и отверстие Рх гидрозамка. Скорость опускания регулируется дросселем /. Движение вверх происходит бы­стро, поскольку масло свободно проходит че­рез линии А и В гидрозамка и обратные клапа­ны в штоковую полость.

Пример использования гидрозамка в приводе зажимного цилиндра показан на рис. 4.31, б. При случайном падении давления в гидросистеме рабочая полость цилиндра 1 герметично запирается гидрозамком 2, исклю­чающим случайный разжим детали в процессе обработки. При переключении распределителя 3 гидрозамок открывается давлением масла в линии Р„ и поток рабочей жидкости из цилиндра сливается в бак через линии В и А гидрозамка и распределитель. В гидросистеме, показанной на рис. 4.31, в, обеспечивается синхронное движение двух одинаковых цилиндров 2 и б путем их после­довательного включения. Из-за невозможности сделать цилиндры абсолютно идентичными, а также из-за наличия утечек возможно некото­рое нарушение синхронности, которое будет постоянно накапливаться. Для исключения этого явления служит гидрозамок /, который периодически соединяет линию 5 с напорной или сливной линией. Управление гидрозамком реализуется пилотом 7 таким образом, что, если первым срабатывает выключатель 3 контроля хода цилиндра 2, включается электромагнит Э/ (масло из напорной линии через гидрозамок поступает в линию 5), а если первым срабаты­вает выключатель 4 - электромагнит Э2 ( гид­розамок, открываясь, соединяет линию 5 со сливом). Таким образом, ошибка устраняется в конце каждого хода и не накапливаетсяПри опускании вертикально расположен­ных грузов (рис. 4.31, г) возможна ситуация, когда давление в штоковой полости гидроци­линдра превышает давление в напорной линии гидросистемы (ршт > рн). Если в этом случае применить гидрозамок исполнения 4, возника­ют опасные автоколебания, поскольку сразу после открывания обратного клапана на гид­равлически управляемый плунжер сверху действует большее давление, чем снизу. В резуль­тате клапан запирается, давление сверху пада­ет, после чего клапан открывается вновь. Для исключения дефекта в таких случаях необхо­димо применять исполнение 2 с дренажной ли­нией.

I

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 27 - изображение 27

Рис. 4.31. Типовые схемы применения односторонних гидрозамков

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

Гидрозамок принцип работы схема действия - фото 28 - изображение 28

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.

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 29 - изображение 29

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.

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 30 - изображение 30

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:

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 31 - изображение 31

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:

Гидрозамок принцип работы схема действия - фото 32 - изображение 32

или

Гидрозамок принцип работы схема действия - фото 33 - изображение 33

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

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 34 - изображение 34

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:

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 35 - изображение 35

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

Гидрозамок принцип работы схема действия - фото 36 - изображение 36

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.

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 37 - изображение 37

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.

Гидрозамок принцип работы схема действия - изображение 38 - изображение 38

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).

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 39 - изображение 39

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.

Гидрозамок принцип работы схема действия - фотография 40 - изображение 40

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 195)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты