Аппаратура управления гидроприводами
Гидроклапаны в гидроприводах автомобильных кранов применяют в качестве устройств, разделяющих потоки жидкости, ограничивающих давление жидкости в системе или регулирующих скорость исполнительных механизмов путем изменения расхода рабочей жидкости.
Предохранительные гидроклапаны ограничивают повышение давления жидкости в системе более допустимого предела, чем защищают механизмы и элементы гидропривода от перегрузок.
В предохранительном клапане с переливным золотником на кране КС-3575А рабочая жидкость подводится к полости Г, откуда по каналу Д золотника поступает в полость, по каналу— в полость, из нее через демпферное отверстие в полость Б под шариковый клапан, который отрегулирован на давление меньшее, чем давление на входе, пружиной и винтом. Давление на выходе из клапана зависит только от настройки клапана и не зависит от давления на входе и расхода жидкости.
Если давление в системе, а значит, и в полости Б будет меньше давления, развиваемого пружиной, то золотник будет удерживаться в крайнем нижнем положении, перекрывая выход жидкости в полость Е на слив. При повышении давления в гидросистеме клапан, преодолевая усилие пружины, открывается, а жидкость поступает из полости Г в полость Е на слив, проходя по каналу через полость, демпферное отверстие, полость Б, клапан и по каналу А. Когда жидкость проходит через отверстие, создается некоторый перепад давления: давление в полости Б становится меньше, чем в полости III. Золотник, перемещаясь в корпусе, поднимается и соединяет полости Г и Е. Жидкость поступает на слив, а давление в гидросистеме уменьшается.
Когда давление в гидросистеме станет ниже того, на которое настроена пружина, клапан закроется, прекратив поток жидкости на слив через канал А. При этом давление в полостях Б, выравнится и золотник под действием пружины опустится, прекратив слив жидкости в бак из полости Г. Отверстие В служит для подсоединения гидроклапана к системе управления.
В предохранительном клапане, установленном на кране КС-3562Б, рабочая жидкость подводится к полости Г, откуда через полость и демпферное отверстие попадает в полость Б. При повышении давления в системе шариковый клапан, преодолевая усилие пружины, открывается и жидкость поступает из полости Б через канал в полость и далее по каналу А в полость Е на слив. Когда жидкость проходит через каналы, создается перепад давления: давление в полости Б становится меньшим, чем в полости. Поршень поднимается вверх и соединяет полость Г с полостью Е — жидкость поступает на слив, а давление в гидросистеме уменьшается.
Когда давление в гидросистеме станет ниже того, на которое настроена пружина, клапан закроется, а поток жидкости на слив через канал А прекратится. При этом давление в полостях Б и Г выравнится и поршень под действием пружины опустится — слив жидкости в бак Г через полость Е прекратится.
Тормозные гидроклапаны. Клапан с комбинированным управлением запорно-регулирующим элементом золотникового типа обеспечивает стабильную скорость опускания груза и стрелы, а также втягивания выдвижных секций телескопических стрел. В корпусе расположены обратный клапан с пружиной и запорно-регулируюгций элемент с цилиндрическим золотником. На элемент через фланец с жиклером воздействует пружина, расположенная в стакане. Сжатие пружины регулируют перемещением поршня с помощью винта. Через канал А в крышке клапан соединяется с гидролинией, расположенной между гидродвигателем и гидрораспределителем.
При подъеме груза или стрелы, а также при выдвижении секций телескопической стрелы рабочая жидкость от гидрораспределителя поступает в канал Б и, отжав обратный клапан влево, проходит в канал В и далее к гидромоторам или гидроцилиндрам того или иного исполнительного механизма.
При опускании груза или стрелы, а также при втягивании секций телескопических стрел рабочая жидкость от гидромотора или гидроцилиндра соответствующего исполнительного механизма поступает в канал В и прижимает клапан к седлу. Проход жидкости в канал Б становится возможным только после подачи давления управления под запорно-регулируюгций элемент через канал А. При этом элемент перемещается вправо, открывая проход жидкости через щель между поверхностью элемента и поверхностью корпуса тормозного клапана.
Стабильность скорости опускания груза или стрелы и втягивания секций телескопической стрелы и устойчивая работа гидропривода обеспечиваются конфигурацией фаски элемента, жиклерами в крышке и фланце, регулировкой пружины и золотником.
Клапан с запорно-регулирующим элементом седельного типа изменяет площадь проходного сечения в зависимости от давления рабочей-жидкости в системе управления и тем самым обеспечивает стабильность скорости опускания груза и стрелы и плавность выполнения этих операций. Рабочая жидкость поступает через отверстие к клапану. Под давлением рабочей жидкости клапан преодолевает усилие пружины и поднимается вместе с обратным клапаном над седлом, установленным в корпусе. При этом рабочая жидкость поступает через отверстие к исполнительному механизму крана (происходит подъем груза или стрелы).
Спуском груза или стрелы управляют через отверстие. Под давлением рабочей жидкости поршень поднимается и поднимает вместе с собой клапан, клапан прижимается к седлу и через щель, образовавшуюся между седлом клапана и конусом клапана, рабочая жидкость поступает из полости в полость. Размер щели, а следовательно, и скорость опускания зависят от хода поршня. Плавную работу поршня и устойчивый размер щели обеспечивает демпфер, который регулируют иглой.
Для устранения в гидросистеме вибрации и автоколебаний при работе клапанов надпоршневая полость отделена от полости нагнетания-слива, а утечки из нее отводятся в бак через отверстие.
Гидроклапан «ИЛИ» служит для разделения двух потоков рабочей жидкости, подаваемых к одному и тому же аппарату управления (например, гидрораспределителю управления гидроцилиндром откидывания выносной опоры крана КС-4571). Внутри корпуса гидроклапана находятся втулки, шарики и пружина. Рабочая жидкость от гидрораспределителя, расположенного на раме автомобиля, подводится к отверстию А или В гидроклапана и к гидрораспределителям управления цилиндрами выносных опор.
Если жидкость подводится к отверстию, то шарик отжимается вправо, шарик прижимается к седлу штуцера, ввернутого в корпус, а жидкость проходит через отверстие штуцера к золотнику гидрораспределителя управления гидроцилиндром, который подключает напорную гидролинию, например, к поршневой полости этого гидроцилиндра — выносная опора откидывается.
Если гидрораспределитель, расположенный на раме автомобиля, меняет направление потока жидкости, то она подводится к отверстию клапана. При этом шарик отжимается влево, шарик прижимается к седлу корпуса, а жидкость проходит через отверстие к золотнику гидрораспределителя управления, который подключает напорную гидролинию к штоковой полости гидроцилиндра — выносная опора возвращается в исходное положение.
Исполнительный механизм при нейтральном положении гидрораспределителя управления разгружается от подпора рабочей жидкости путем отвода утечек через дроссельное отверстие штуцера.
Гидрораспределители управляют потоком рабочей жидкости. Для направления потока рабочей жидкости от гидронасоса к исполнительным механизмам неповоротной части крана (гидроцилиндры выносных опор и блокировки рессор) либо его поворотной части (гидроцилиндры подъема и выдвижения секций телескопических стрел, гидромоторы лебедок и механизмов поворота) на автомобильных кранах применяют двух- и трехпозиционные гидрораспределители, в которых поток жидкости управляет поворотом крана или возвратно-поступательным перемещением золотников.
Двухпозиционныегидрораспределители применяют для направления потока рабочей жидкости к исполнительным механизмам неповоротной или поворотной части автомобильного крана.
Двухпозиционный гидрораспределитель с вращающимся запорно-регулирующим цилиндрическим элементом — краном-вентилем. В корпусе посредством шайбы и стопорного кольца установлен кран с прорезанным в нем сегментным пазом. С помощью ручки кран можно устанавливать в два крайних положения, фиксируют его винтом-упором. Кран уплотнен резиновыми кольцами с защитными шайбами. К корпусу приварены штуцера (бобышки). Рабочая жидкость от гидронасоса подводится к штуцеру. При крайнем правом положении ручки (как показано на рисунке) сегментный паз Г крана соединяет между собой отверстия штуцеров и жидкость поступает, например, к исполнительным механизмам поворотной части автомобильного крана. Чтобы направить поток рабочей жидкости к другим механизмам, например к механизмам неповоротной части крана, ручку переводят в крайнее левое положение. Кран поворачивается, и сегментный паз Г соединяет между собой отверстия штуцеров.
Двухпозиционный гидрораспределитель с запорно-регулирующим элементом золотникового типа для направления потока рабочей жидкости от гидронасоса к исполнительным механизмам поворотной или неповоротной частей автомобильного крана КС-4571. Внутри корпуса распределителя перемещается золотник. Рабочая жидкость от насоса подводится к полости Б. В крайнем левом положении золотника (как показано на рисунке) полость Б сообщается с отверстием А и жидкость направляется
к распределителю, управляющему гидроцилиндрами выносных опор и блокировки рессор. В крайнем правом положении золотника полость Б сообщается с отверстием В и жидкость направляется к вращающемуся соединению и далее к распределителям, управляющим исполнительными механизмами, которые расположены на поворотной части крана. В обоих положениях золотник фиксируется с помощью пружины 3, прижимающей шарики 1 к кольцевым выточкам хвостовика 2.
Трехпозиционные гидрораспределители для управления исполнительными механизмами поворотной и неповоротной частей автомобильных кранов. В них поток рабочей жидкости управляется возвратно-поступательным перемещением запорно-регулирующего элемента золотникового типа.
По исполнению корпуса гидрораспределители бывают секционные и моноблочные. Секционные гидрораспределители состоят из нескольких секций, каждая из которых имеет свое назначение (рабочая, напорная, сливная, промежуточная). Это удобно в эксплуатации, так как изношенную секцию можно заменять и ремонтировать. Недостатки таких гидрораспределителей — большие габариты и масса.
Золотники моноблочных распределителей установлены в одном корпусе (блоке). Габариты и масса моноблочных распределителей значительно меньше секционных. В моноблочных распределителях меньше уплотнений.
Схема соединения золотников в распределителях бывает параллельной и последовательной.
При параллельной схеме соединения линия давления каждого золотника соединена с напорной линией гидрораспределителя, а линия слива — со сливной. При такой схеме трудно совмещать управление двумя рабочими операциями и более, так как жидкость стремится поступать в гидродвигатель того механизма, который имеет наименьшее внешнее сопротивление.
При последовательной схеме линия давления первого золотника соединена с напорной линией гидрораспределителя, а линия слива первого золотника — с линией давления второго золотника и т. д. Линия слива последнего золотника соединена со сливной линией гидрораспределителя. Схема позволяет совмещать управление двумя рабочими операциями и более, но при этом давление, развиваемое насосом, будет равно сумме перепадов давлений в приводимых гидродвигателях.
При нейтральном положении всех золотников гидрораспределителя схема разгрузки насоса проточная. В распределителях с проточной схемой напорная гидролиния соединена со сливной специальным проточным каналом, что позволяет плавно включать механизмы и устраняет повышение давления в гидросистеме во время включения и выключения золотников. Однако в гидрораспределителях с несколькими золотниками велики потери давления при проходе жидкости через проточный канал, имеющий сложную конфигурацию.
На автомобильных кранах применены секционные гидрораспределители с параллельным и параллельно-последовательным соединением золотников и проточной схемой разгрузки при нейтральном расположении всех золотников. Такие гидрораспределители управляют механизмами крана: реверсируют движение потока жидкости, регулируют рабочие скорости в широком диапазоне, предохраняют гидросистему от перегрузок и управляют тормозами механизмов.
На кранах с жесткой подвеской стрелы и двухнасосной гидросхемой устанавливают три гидрораспределителя. Так, у крана КС-4571 один управляет грузовой лебедкой и гидроцилиндром выдвижения секций телескопической стрелы; второй — механизмом поворота, гидроцилиндрами подъема стрелы и совмещением потоков рабочей жидкости, обеспечивая увеличение частоты вращения грузовой лебедки при движении крюка без груза; третий — гидроцилиндрами выносных опор и блокировки рессор. У крана КС-4572 один управляет механизмом поворота и гидроцилиндрами подъема стрелы, выдвижения секций телескопической стрелы; второй — главной и вспомогательной грузовыми лебедками; третий — гидроцилиндрами выносных опор.
На кранах с жесткой подвеской стрелы и однонасосной гидросхемой (КС-2571А, КС-3571, КС-3575А) установлены два гидрораспределителя: один управляет грузовой лебедкой, механизмом повррота, гидроцилиндрами выдвижения секций телескопической стрелы и гидроцилиндрами подъема стрелы; второй гидроцилиндрами выносных опор и блокировки рессор.
На кранах с гибкой подвеской стрелы и однонасосной гидросхемой (КС-3562Б) также два гидрораспределителя: один управляет грузовой и стреловой лебедками и механизмом поворота; второй — гидроцилиндрами выносных опор и блокировки рессор.
Трехпозиционный гидрораспределигпелъ для управления механизмом поворота, гидроцилиндрами подъема стрелы и совмещением потоков рабочей жидкости состоит из нескольких секций: напорной со встроенным в нее обратным клапаном, трех рабочих и сливной. Секции стянуты между собой шпильками, а стыки секций уплотнены резиновыми уплотнительными кольцами, заложенными в отверстия стальных пластин (проставок).
Рабочие секции управляют соответственно механизмом поворота и гидроцилиндрами подъема стрелы, рабочая секция— совмещением потоков рабочей жидкости, обеспечивая увеличение частоты вращения грузовой лебедки при движении крюка без груза. Каждая рабочая секция состоит из корпуса и золотника. Рабочая секция имеет тормозную приставку для управления гидроразмыкателем тормоза механизма поворота и коробку перепускных клапанов для предохранения механизма поворота и элементов его гидропривода от динамических нагрузок, возникающих при разгоне и торможении поворотной части крана. Приставка состоит из корпуса, золотника и пружины.
Золотники рабочих секций и связанный с золотником 4 золотник 15 приставки могут занимать три положения: среднее (нейтральное) и два крайних (рабочих), поэтому гидрораспределитель называется трехпозиционным. Из рабочих положений в нейтральное золотники возвращаются под действием пружин при снятии усилия с рукоятки управления. На рисунке все золотники находятся в нейтральном положении. При этом часть рабочей жидкости от насоса через вращающееся соединение подводится к отверстию напорной секции и по каналу проходит через полости в полость XVIII сливной секции, откуда и сливается в бак.
Другая часть рабочей жидкости от насоса подводится к отверстию приставки, которое заперто при нейтральном положении золотника. Так как отверстия (соединено с гидробаком) и (соединено с поршневой полостью гидроразмыкателя тормоза механизма поворота) при нейтральном положении золотника сообщаются между собой, то рабочая жидкость из поршневой полости гидроразмыкателя перетекает в гидробак, а тормоз замыкается.
Если золотник переместить в нижнее рабочее положение, то перекрывается полость и рабочая жидкость, подняв клапан, попадает в полость и далее в канал. Отсюда через полость X жидкость направляется к гидродвигателю механизма поворота. Одновременно с золотником в нижнее рабочее положение переходит и золотник. При этом перекрывается отверстие, соединяются между собой отверстия и рабочая жидкость от насоса через эти отверстия направляется в поршневую полость гидроразмыкателя — тормоз размыкается.
Отработавшая рабочая жидкость от гидромотора поступает в полость секции и далее через каналы, полость и отверстие— на слив в бак.
Если золотник переместить в верхнее рабочее положение, то потоки рабочей жидкости будут распределяться аналогично тому, как это описано для случая, когда золотник перемещен в нижнее рабочее положение, только меняются местами полости нагнетания и слива жидкости. Золотник, перемещаясь вниз, перекрывает отверстие, а отверстия соединяются между собой — тормоз механизма размыкается, а гидродвигатель вращается в другую сторону.
При возвращении золотника в нейтральное положение в гидросистеме «гидромотор — подводящие гидролинии» возможны перегрузки от инерционных сил, возникающих при повороте платформы. Предохраняют систему от этих перегрузок клапаны, расположенные в клапанной коробке. Полости соединены между собой через полости коробки.
Если золотник находится в нижнем положении и жидкость направляется к гидродвигателю через полость, а на слив — через полость и канал, то при повышении давления в полости повышается давление и в полости. Клапан открывается, и жидкость попадает на слив.
Если золотник находится в крайнем верхнем положении, то к гидродвигателю рабочая жидкость направляется через полость, а на слив — через полость и канал. При повышении давления в полости повышается давление в полостях и открывается клапан.
При переводе золотника в нижнее рабочее положение перекрывается путь рабочей жидкости на слив из полости. При этом рабочая жидкость поднимает обратный клапан, поступает в полость, затем в канал и далее через канал и полость— в поршневые полости гидроцилиндров подъема стрелы. Рабочая жидкость из штоковых полостей гидроцилиндров попадает в полость и далее через каналы, полость и отверстие на слив в гидробак. Штоки гидроцилиндров выдвигаются, поднимая стрелу.
При переводе золотника в верхнее положение перекрывается путь рабочей жидкости на слив из полости. При этом рабочая жидкость поднимает обратный клапан, поступает в канал и далее через канал в полость, а затем в штоковые полости гидроцилиндров подъема стрелы. Рабочая жидкость из поршневых полостей попадает в полость и далее через каналы, полость и отверстие на слив в бак. Штоки гидроцилиндров втягиваются, опуская стрелу.
При переводе золотника в крайнее верхнее положение перекрывается путь рабочей жидкости на слив из полости. При этом рабочая жидкость поднимает обратный клапан, поступает в каналы и далее через полость в напорную гидролинию второго насоса, питающего гидромотор грузовой лебедки. Происходит совмещение потоков от двух насосов, что обеспечивает повышение частоты вращения грузовой лебедки при подъеме (опускании) крюка без груза.
На некоторых моделях кранов в аналогичных гидрораспределителях рабочие секции расположены в следующем порядке — напорная секция, секция для управления гидроцилиндром подъема стрелы, механизмом поворота и совмещением потоков рабочей жидкости pi сливная секция.
Трехпозиц ион н ый гидрораспред елишел ъ для управления грузовой лебедкой и гидроцилиндром выдвижения секций телескопической стрелы состоит из напорной, двух рабочих (для управления грузовой лебедкой) и (гидроцилиндром выдвижения секций телескопической стрелы), промежуточной и сливной секций.
В напорную и промежуточную секции встроены обратные клапаны, а в рабочую секцию для управления грузовой лебедкой — тормозная приставка. Устройство и принцип действия каждой секции и тормозной приставки аналогичны устройству и принципу действия этих узлов описанного выше распределителя.
При нейтральном положении всех золотников, как показано на рисунке, рабочая жидкость от насоса подводится к отверстию напорной секции и проходит через канал в полость сливной секции, откуда через отверстие сливается в бак. Одновременно рабочая жидкость подводится и к отверстию приставки, которое заперто при среднем положении золотника. При этом отверстия (соединено с баком) (соединено с поршневой полостью гидроразмыкателя тормоза грузовой лебедки) сообщаются между собой и тормоз замыкается — грузовая лебедка и гидроцилиндры выдвижения стрелы неподвижны.
При переводе золотника в крайнее нижнее положение перекрывается путь рабочей жидкости из полости в полость сливной секции. Рабочая жидкость преодолевает сопротивление пружины обратного клапана и, приподняв его, поступает в канал и далее через полость к тормозному клапану и гидромотору грузовой лебедки. Одновременно с золотником рабочей секции в крайнее нижнее положение переходит и золотник приставки. При этом перекрывается отверстие, а отверстия соединяются между собой, рабочая жидкость через отверстия поступает в поршневую полость гидроразмыкателя и тормоз размыкается — лебедка поднимает груз. Отработавшая рабочая жидкость из гидромотора попадает в полость гидрораспределителя и далее через каналы полость и отверстие на слив в гидробак.
При переводе золотника в крайнее верхнее положение перекрывается путь рабочей жидкости из полости в полость сливной секции. При этом рабочая жидкость преодолевает сопротивление пружины обратного клапана и, приподняв его, поступает в канал и далее через полость к гидромотору грузовой лебедки. Отработавшая рабочая жидкость из гидромотора через тормозной клапан попадает в полость секции и далее через, полость и отверстие на слив в гидробак. Золотник, перемещаясь в крайнее верхнее положение, перекрывает отверстие. Отверстия соединяются между собой, рабочая жидкость направляется в поршневую полость гидроразмыкателя, и тормоз размыкается — лебедка опускает груз.
При переводе золотника в крайнее нижнее положение перекрывается путь из полости в полость сливной секции и рабочая жидкость, пройдя через полости, преодолевает сопротивление пружины обратного клапана и, приподняв его, поступает в канал и через полость секции направляется в поршневую полость гидроцилиндра выдвижения секции телескопической стрелы. Рабочая жидкость из штоковой полости этого гидроцилиндра поступает в полость секции и далее по каналу через полость и отверстие на слив в бак — происходит выдвижение секций стрелы.
При переводе золотника в крайнее верхнее положение перекрывается путь из полости в полость и рабочая жидкость, пройдя полости, преодолевает сопротивление пружины обратного клапана и, приподняв его, через канал и полость секции направляется в штоковую полость гидроцилиндра выдвижения секций стрелы. Из поршневой полости гидроцилиндра рабочая жидкость поступает в полость секции и далее по каналу через полость и отверстие на слив в бак — происходит втягивание секций стрелы.
При переводе золотников в крайнее нижнее положение одновременно перекрывается путь рабочей жидкости из полости в полость, а из полости в полость. Рабочая жидкость через обратный клапан, канал и полость направляется к гидромотору грузовой лебедки, а отработавшая рабочая жидкость из гидромотора поступает через полость секции по каналу в полость промежуточной секции. Так как полость перекрыта золотником, то рабочая жидкость поднимает обратный клапан и через канал и полость направляется в поршневую полость гидроцилиндра выдвижения секций стрелы. Из штоковой полости гидроцилиндра рабочая жидкость поступает в полость секции и далее по каналу через полость и отверстие на слив в бак. При этом происходит совмещение операций подъема груза и выдвижения секций стрелы.
Совмещение других операций происходит при соответствующих положениях золотников. Если золотник находится в крайнем нижнем положении, а золотник — в крайнем верхнем, то происходят подъем груза и выдвижение секций стрелы; если золотник находится в крайнем верхнем, а золотник — в крайнем нижнем положении — опускание груза и втягивание секций стрелы; если оба золотника находятся в крайнем верхнем положении — опускание груза и выдвижение секций стрелы.
Трехпозиционный гидрораспределителъ для управления гидроцилиндрами выносных опор и блокировки рессор состоит из напорной, нескольких рабочих и сливной секций. В напорную секцию кроме обратного встроен предохранительный клапан, конструкция которого аналогична конструкции клапанов. Если во время установки крана на выносные опоры или блокировки рессор давление в гидросистеме превышает давление, на которое настроена пружина предохранительного клапана, рабочая жидкость, приподняв обратный клапан, попадает в сливную секцию и оттуда на слив. Рабочие секции по конструкции аналогичны секциям, сливная секция, а также остальные узлы такие же, как у распределителей. Следует иметь в виду, что напорные секции описанных распределителей кроме обратных клапанов имеют встроенные предохранительные клапаны.