Файл: Полубояринов Ю.Г. Основы машиностроительной гидравлики и пневматики учеб. пособие.pdf

рывности движения, записав равенство расходов в отверстии сопла и в сечении струи Ь—Ь:

откуда

) 4

где [С — коэффициент расхода сопла.

Всистемах управления, наряду с гидравлическими, применяются

ипневматические следящие устройства типа сопло-заслонка. Кон­ струкция и принцип действия сопла-заслонки в пневматическом

вгл. 3.

Взаключение рассмотрим схему устройства и принцип действия гидравлических и пневмогидравлических усилителей давления

с органами управления дана на рис. 33, а. Мультипликатор состоит из цилиндра /, внутри которого расположен двухступенчатый пор­ шень 2. Орган управления (распределитель) 4 осуществляет рас­ пределение жидкости в полостях a, b и с цилиндра мультиплика­ тора. При рабочем ходе поршня 2 слева направо подача жидкости от источника питания производится в полость а (по стрелке); из

82

где Д№ — утечки жидкости из полости с, величина которых зависит от продолжительности хода поршня и давления р м .

Для возвращения поршня в исходное положение орган управ­ ления устанавливается так, чтобы жидкость от источника питания направлялась (пунктирная стрелка) через обратный клапан 3 в по­ лость с. Поршень движется справа налево, и жидкость из полости а через распределитель будет поступать в полость b и частично идти на слив.

С помощью мультипликатора давление р 0 может быть увеличено до давления р м больше чем в пять раз. Однако следует учесть при

этом, что время действия мультипликатора существенно зависит от объема полости с. Для того чтобы увеличить продолжительность подачи жидкости под давлением р м к исполнительному-механизму, не прибегая к увеличению объема полости с, устанавливается муль­ типликатор с автоматической перезарядкой, который называется т р а н с ф о р м а т о р о м д а в л е н и я или гидропреобразова­ телем.

Схема трансформатора давления двухстороннего действия с ор­ ганами управления дана на рис. 33, б. Трансформатор состоит из цилиндра /, внутри которого размещен симметричный двухступен­ чатый поршень 2. Орган управления с сервоприводом осущест­ вляет распределение жидкости в полостях а, ах, с и сх цилиндра трансформатора. В процессе работы подача рабочей жидкости с по­ вышенным давлением к исполнительному механизму производится поочередно из полостей с и сх. При подаче из полости с (показано

83

сплошной стрелкой) жидкость от источника питания через распре­ делитель 8 поступает в полость аг и через обратный клапан 3' в по­ лость съ При этом поршень перемещается влево, вытесняя жидкость из полости с через обратный клапан 4 к исполнительному меха­ низму, а из полости а — на слив. Как только поршень откроет вы­

ненный цепью 7 с сервоприводом органа управления 8. Произойдет переключение органа управления, и жидкость от источника пита­ ния начнет поступать в полости а и с через обратный клапан 3. Поршень начнет перемещаться слева направо, вытесняя жидкость из полости сг через обратный клапан 4' к исполнительному меха­ низму, а из полости аг — на слив. Подача жидкости из полости сх будет происходить до тех пор, пока поршень, перемещаясь вправо, не откроет выточку 5 и соединит полость а с элементом 6. После этого цикл работы трансформатора повторяется. Таким способом осуществляется непрерывная подача рабочей жидкости с повышен­ ным давлением к исполнительному механизму.

Трансформаторы давления, несмотря на некоторую сложность конструкции, обеспечивают более выгодные показатели по мощно­ сти, чем мультипликаторы.

В системах управления с пневматическими элементами в каче­ стве усилителей давления применяются пневмогидравлические уси­ лители, в которых используется свойство малой сжимаемости жид­ кости. Схема такого усилителя для исполнительного механизма поступательного движения дана на рис. 33, в.

Усилитель и исполнительный механизм собраны в одном кор­ пусе / сдвоенного цилиндра. В корпусе размещены двухступенча­ тый поршень 2 и поршень исполнительного механизма 3. Полости a, b и d периодически заполняются сжатым воздухом, а полость с все время заполнена жидкостью. При осуществлении рабочего хода поршня 2 (слева направо) сжатый воздух от источника питания че­ рез распределитель 4 подается в полость а; поршень усилителя

и 3 возвращаются в исходное положение.

Определим отн'ошение усилий, развиваемого поршнем 3 и при­ ложенного к поршню 2 в процессе рабочего хода, считая при этом избыточное давление в полостях b и d равным нулю и пренебрегая

84

С учетом сопротивлений

Лfi3

где 1] — коэффициент полезного действия усилителя (т) = 0,85 -н- 0,95).

Величина

называется коэффициентом усиления.

§11. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ

Вгидравлических и пневматических системах с ручным или ав­ томатическим управлением применяются различные органы, с по­ мощью которых осуществляется силовое воздействие на исполни­ тельный механизм посредством управления параметрами потока рабочей среды в системе. К таким органам относятся распредели­ тельные устройства, дроссели, регуляторы, клапаны, стабилиза­ торы, гидравлические и пневматические реле (давления и времени)

ит. п.

Распределительные устройства служат для изменения напра­ вления потока рабочей среды в системах. С помощью распредели­ тельных устройств осуществляются пуск, остановка и реверс ис­ полнительных механизмов. В практике наиболее распространены крановые, клапанные и золотниковые распределительные устрой­ ства.

Схема кранового устройства в гидравлическом варианте дана на рис. 34, а. Устройство состоит из корпуса /, внутри которого плотно вставлена цилиндрическая или коническая пробка 6 (по­ следняя должна быть прижата пружиной 5). В теле пробки обра-

85

зованы выемки 7, по которым жидкость протекает из одного отвер­ стия в корпусе крана в другое. Отверстия 8 соединяются с трубо­ проводами системы с помощью штуцеров 2. Поворот пробки произ­ водится рукояткой 4. Корпус крана закрыт крышкой <3.

На рис. 34, б представлена схема кранового устройства для пневматических систем. В корпус / вставлена плитка 2, на поверх­ ности которой выточены две канавки 6 — большая и малая. Плитка пружиной 7 прижата к крышке 3. Крышка с корпусом соединена винтами. В теле крышки высверлено четыре отверстия 5 с резьбой

Рис. 34

для присоединения воздухопроводов. В одно (входное) отверстие подается сжатый воздух от источника питания; два других отвер­ стия соединяются воздухопроводами с полостями исполнительного механизма и одно отверстие (выходное) сообщается с атмосферой. Поворот плитки вокруг оси производится рукояткой 4. При сов­ мещении одной канавки с выходным отверстием сжатый воздух из него по канавке направляется к одному из отверстий, соединенному воздухопроводом с исполнительным механизмом. Другое отверстие через вторую канавку соединяется с выходным отверстием.

Крановые распределители отличаются простым изготовлением и несложной эксплуатацией. Управление ими производится обычно вручную. В быстродействующих системах использование их не­ выгодно. Кроме того, гидравлические крановые распределители не применяются в системах с большим расходом рабочей жидкости.

Промышленность выпускает крановые распределители для рас­ ходов жидкости до 8 л/мин при давлении до 50 - f - 80 кГ/см2. Пнев­ матические крановые распределители выпускаются для расходов

86

воздуха 50, 80, 120 л/мин (марки В71-22, В71-23 и В71-24) при дав­ лении от 1 до 6 кГ/см2.

Конструктивной особенностью клапанных распределительных устройств является то, что в них в качестве запорного элемента используется клапан, управляемый вручную или от вспомогатель­ ного привода через шток (толкатель). С противоположной стороны клапан прижимается к седлу пружиной. Рабочая среда в клапанном устройстве.протекает через отверстие, образуемое телом клапана и его седлом. Тело клапана и кромки седла могут иметь различное очертание.

На рис. 35, а дана схема гидравлического двухклапанного рас­ пределителя с конусным телом клапана и скошенной кромкой седла.

Рис. 35

Клапан предназначен для управления исполнительным механизмом одностороннего действия. При открытии клапана 2 рабочая жид­ кость от источника питания через отверстие / направляется к от­ верстию 3, соединенному с полостью исполнительного механизма. Клапан 7 в это время плотно прижат пружиной 8 к седлу; отверстия 6 и 9 разъединены. При осуществлении реверса исполнительного механизма клапан 7 открывается перемещением толкателя 4 вправо и жидкость через отверстия 6 и 9 выходит из полости исполнитель­ ного механизма. Клапан 2 в это время плотно прижат пружиной к седлу; отверстия 1 я 3 разъединены. Управление толкателем про­ изводится через реечный механизм с помощью рукоятки 5.

Схема трехходового клапанного распределителя для пневмати­ ческих систем представлена на рис. 35, б. В корпусе 1 клапана вдоль оси расположен толкатель 2, управляемый рукояткой 3. К от­ верстию 6 подводится сжатый воздух высокого давления, который через отверстие, образуемое клапаном 7 и седлом, направляется в отверстие 5, соединенное с исполнительным механизмом. При ре­ версировании отработанный воздух через отверстия 5 я 4 выпу­ скается в атмосферу. Для этого толкатель 2 отводится влево; воз-

87

дух из отверстия 5 через осевой канал в толкателе поступает к от­ верстию 4, а клапан 7 с помощью пружины 8 прижимается к седлу и закрывает выход из отверстия 6.

Клапанные распределители обеспечивают герметичность и на­ дежность уплотнений и применяются поэтому в системах с высоким давлением. Вместе с тем для пропуска больших расходов рабочей среды необходимо увеличивать размеры проходных отверстий, а следовательно, и размеры самого клапана. Это приводит к увели­ чению сил давления на тело клапана и затрудняет его управление. Воздушные клапанные распределители рассчитываются на расходы до 7 л/мин сжатого воздуха при рабочем давлении до 6 кГ/см*. Кроме ручного управления эти распределители могут иметь механический привод от кулачка или ролика, а также электромагнитный привод.

Наибольшее распространение в практике получили распредели­ тельные устройства золотникового типа (реверсивные золотники). Эти распределители относительно просты в изготовлении, ком­ пактны, надежны в работе и могут применяться для управления потоками с большим расходом рабочей среды.

В отличие от следящих золотников реверсивные золотники ра­ ботают, как правило, при фиксированном положении плунжера в гильзе, обеспечивая тем самым постоянную площадь проходного отверстия.

Конструктивная схема четырехходового трехпозиционного зо­ лотникового распределителя для гидравлических систем дана на рис. 36, а. В корпусе (гильзе) 5 установлен плунжер 4 с уплотняю­ щими поясками. Продольное перемещение плунжера производится рукояткой 10. Стопорное устройство 2 служит для фиксации поло­ жения плунжера. Рабочая жидкость от источника питания подво­ дится к золотнику в отверстие 7; отверстия 6 и 8 соединяют золот­

плунжер золотника занимает одно из крайних положений. При этом одно из отверстий 6 или 8 соединяется с линией высокого давления 7, а другое — с линией слива (отверстие 11 или 12). При среднем положении (позиции) плунжера возможны различные варианты распределения потоков в зависимости от модификации распредели­ тельного устройства". Эти варианты• трехпозиционных золотников представлены на схемах в табл. 1.

Применение золотниковых распределителей с ручным управле­ нием ограничивается величиной усилия, которое необходимо при­ ложить для смещения плунжера.

88