Гидрозамки

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.

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.

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.

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.

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 р_у) 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

p_y = p₁S₁/S₃ -\- С,

для разгруженных гидрозамков

p_y =( p₁S₁ — р₂ (S₁ — S₄) ]/S₃ + С;

при отсутствии нагрузки в направлении движения штока; для неразгруженных гидрозамков

p_y = p₁S₂/S₃ + С,

для разгруженных гидрозамков

p_y =( p₁S₁ + р₂ (S₁ — S₄) ]/S₃ + С

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

Рис.

Односторонние гидрозамки КУ по 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.

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 Р_х гидрозамка.

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 (р_шт > р_н). 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

Рис. 4.31. Типовые схемы применения односторонних гидрозамков