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.