Направляющая аппаратура

Направляющие аппараты предназначены для пуска, остановки и из­менения направления потоков рабочей жидкости в гидравлических систе­мах путем полного открытия или закрытия рабочего проходного сече­ния. В гидроприводе нефтепромысловых машин в большинстве случаев применяют аппаратуру, разработанную для станочного оборудования дорожно-транспортных или строительных машин, и весьма редко — специально разрабатываемые конструкции.

К группе направляющих аппаратов относят распределители золот­никового и кранового типов, обратные клапаны, а также некоторые ре­гулирующие аппараты, конструкция которых предусматривает возмож­ность работы в режиме направляющих аппаратов.

Распределители золотникового и кранового ти­пов состоят из корпуса, внутри которого располагается запорно-регулирующий элемент, называемый золотником, если он совершает дви­жение в осевом направлении, или краном, если он вращается вокруг оси. Во время перемещения запорно-регулирующего элемента каналы в нем и в корпусе соединяются или изолируются. При этом соответственно движется или останавливается поток рабочей жидкости.

В зависимости от исполнения гидрораспределители классифицируют по конструкции, типу управления, диаметру условного прохода, при­соединению, числу позиций, числу основных линий, гидросхеме, способу установки золотника в позицию, номинальному давлению.

По типу уравнения различаются золотники с механическим, элект­рическим, гидравлическим и пневматическим управлением. Механиче­ское управление может осуществляться с помощью рукоятки, поворот­ной кнопки, педали или кулачка.

По диаметру условного прохода определяют номинальный расход рабочей жидкости при рекомендуемой максимальной скорости течения. В станочном гидроприводе рекомендуются следующие соотношения меж­ду диаметрами условных проходов, D_Y и номинальными расходами мас­ла Q_H.

Dу, мм. 6 8 10 16 20 32 50 80

Q_H, л/мин 6,3 12,5 20 50 80 200 800 3000

С увеличением расходов жидкости по сравнению с номинальным перепад давления на распределителе резко возрастает.

По виду присоединения каналов, подводящих жидкость к распреде­лителю, различают резьбовое, фланцевое и стыковое исполнения. В пер­вом случае все отверстия в корпусе аппарата имеют коническую резь­бу, в которую ввинчивают детали арматуры трубопроводов; во втором случае соединение с трубопроводами обеспечивается с помощью фланце­вых соединений. При использовании стыкового исполнения все отверстия выводятся на стыковую плоскость (одну или несколько) и заканчивают­ся углублениями, в которых размещаются уплотнительные кольца. Одну из стыковочных плоскостей используют для крепления аппарата на плите гидропанели или соединения его с другим аппаратом.

По числу позиций — фиксированных положений золотника относи­тельно корпуса различают двух-, трех- и четырехпозиционные аппараты, аппараты с плавающим положением золотника.

По числу основных линий потоков подводимой или отводимой жид­кости различают двух-, трех- и т.д. линейные исполнения. В станочном гид­роприводе принято следующее обозначение каналов аппаратов: напорная линия — подвод основного потока к аппарату — Р; сливная линия — выход основного потока, возвращаемого в бак — T; отверстия присоеди­нения аппарата к потребителю — А, В; подвод управления — Р_X, P_Y; слив жидкости из отверстий управления — T_X, T_Y; дренажное отверстие — L; отверстие для манометра — М.

Гидросхема определяет особенности вариантов соединения линий, подводимых к аппарату при различных положениях золотника. В ряде случаев имеет существенное значение, каким образом соединены между собой линии при промежуточных положениях золотника в периоды его переключения.

В зависимости от способа установки золотника в позицию различа­ют исполнения с механической фиксацией во всех позициях, с пружинным возвратом золотника в среднюю (или промежуточную) позицию, гидрав­лический возврат.

Конструкция золотниковых распределителей предусматривает гаран­тированный зазор между корпусом и золотником. Увеличение зазора бу­дет способствовать увеличению утечек между внутренними полостями, которые в процессе работы распределителя должны быть разъединены. С другой стороны, уменьшение зазора вызывает заклинивание золотника и увеличение усилия, необходимого для его перемещения.

Усилие, необходимое для перемещения золотника в осевом направ­лении, определяется рабочим давлением, размерами золотника и корпу­са, правильностью их геометрических форм. Росту усилия способствуют силы трения покоя, увеличивающиеся до весьма больших значений (по­рядка 700 Н) после длительного простоя, неравномерного распределения давления в зазорах, попадания в них загрязняющих частиц. С целью умень­шения осевых усилий на рабочих поверхностях золотника нарезают раз­грузочные канавки глубиной и шириной 0,3—0,5 мм.

Большие усилия, необходимые для перемещения золотника, приводят к тому, что дистанционное управление распределителей с помощью элект­ропривода удается только аппаратами с диаметром условного проходно­го канала не более 10 мм. Для управления распределителями с большим условным проходным окном приходится использовать вспомогательные золотники с электроуправлением.

Время переключения распределителей с гидравлическим управлением (время реверса в пределах 0,05-3 с) регулируют настройкой дроссе­лей, через которые масло поступает в управляющие полости распределите­ля. Электропривод не позволяет регулировать время переключения, которое составляет 0,01-0,02 с. Для предотвращения гидравлических ударов при быстром переключении распределителя на золотнике преду­сматривают конические фаски или дросселирующие прорези, обеспечи­вающие плавное изменение давления в его камерах. Рассмотрим конструкцию распределителя с небольшим диаметром ус­ловного проходного канала на примере гидрораспределителя Р-102 (рис.36), разработанного для станочного гидропривода. Они могут иметь различные схемы исполнения распределения потока жидкости, и применяют их в системах с электромагнитным, гидравлическим, пнев­матическим, ручным и механическим видами управления. В таблице приведены основные параметры распределителей серии Р. Все золотники имеют одинаковую конструкцию золотникового устройства. Они состоят из чугунного корпуса /, в котором литьем выполнены каналы для подво­да рабочей жидкости, отвода к исполнительным органам и слива жидко­сти, золотника 2, толкателя с уплотнением 4, центрирующей пружины 3.

Рис. 36

Основные параметры распределителей серии Р

Параметр Р-102 Р-202 Р-322

Давление нагнетания, МПа:

р_НОМ 20 20 20

р_MAX 21 21 21

р_MIN 0,5 0,5 0,5

Давление управления

для

Распределителя с

гидроуправлением,

МПа:

р_MAX 20 20 20

р_MIN 0,5 0,8 0,8

Условный проходной диа-

метр, мм

Скорость потока рабочей

жидкости, л/мин:

V_НОМ 30 160 400

V_MAX 40 170 500

Допускаемые внутренние

Утечки, см³/мин 100 200 300

Сила, необходимая для руч-

Ного управления, Н 60 -- --

Распределитель может иметь трех- и двухпозиционное исполнение. В первом случае к обеим сторонам корпуса крепятся два узла управления, например электромагниты, каждый из которых через толкатель приводит в действие золотник 2, имеющий три рабочие позиции. Во втором случае используют один узел управления, те. с другой стороны крепится крыш­ка, при этом золотник имеет две рабочие позиции.

Для регулирования времени срабатывания исполнительного органа распределитель может комплектоваться дроссельной плитой, содержащей два регулируемых дросселя и обратные клапаны, включаемые в линию отвода.

Принцип действия распределителя следующий. При срабатывании органа управления, например, во время включения электромагнита или перемещения рукоятки толкатель воздействует на золотник и передвигает его в одну из крайних позиций 7 или 2. При этом ка­нал подвода жидкости Р соединяется с каналами (А или В), а сливной канал Т с другим каналом (В или А) в соответствии со схемой распре­деления потока. После снятия управляющего усилия золотник (в зави­симости от способа его установки) либо возвращается в положение О под действием центрирующей пружины, либо остается в этом положении под действием фиксатора.

В распределителях Р-102 все отверстия выведены на одну стыковоч­ную плоскость корпуса /. Соединение трубопроводами осуществляется с помощью присоединительной плиты, в которую ввинчивается арматура для присоединения золотника.

Крепление гидрораспределителя к панели машины или на промежуточ­ную плиту осуществляется нижней стыковочной плоскостью с помощью четырех винтов. Рабочее положение распределителя с фиксацией золотни­ка только горизонтальное, для других исполнений – любое, но преиму­щественно горизонтальное.

Распределители типа Р с большими диаметрами проходного канала (Р-202, Р-323) имеют электрогидравлическое, пневмогидравлическое и ручное управление. Для всех них характерна одинаковая конструкция золотникового устройства, к которому присоединяются различные узлы Управления. При этом различными могут быть и способы центрирования золотника (рис. 37). В чугунном корпусе 1, в котором литьем выполнены каналы, расположен золотник 2, перемещаемый в осевом направлении давлением потока управления — в случае электрогидравлического или гидравлического управления или посредством рычагов, педалей или кно­пок для ручного управления. К торцам корпуса крепят крышки 3, в ко­торых расположены пружины возврата 4, воздействующие на золотник 2 через шайбы.

Рис. 37 Распределитель золотникового типа Р

Для управления потоками жидкости, перемещающими золотник, используют гидрораспределитель (пилот) 5, устанавливаемый на верх­нюю стыковочную плоскость золотника. Для регулирования времени переключения золотника между ним и основным золотником может быть установлена дроссельная плита. В качестве пилотов используют распре­делители типа Р-102.

Основной распределитель крепится к плите гидропанели или мон­тажной плите нижней стыковочной плоскостью, на которую выведены все отверстия.

Рассмотрим принцип действия трехпозиционного гидрораспределите­ля с пружинным центрированием основного золотника. В исходном (среднем) положении золотник удерживается центрирующими пружина­ми. При воздействии давления пилотного золотника в левую или пра­вую торцевую полость через дроссель в дроссельной плите золотник перемещается влево или вправо — в одну из рабочих позиций 1 или 2. При этом происходит соединение каналов. Жидкость, вытесняемая из торцевой полости, вытекает через обратный клапан дрос­сельной плины и, далее, через пилотный золотник уходит на слив. После снятия управляющего усилия золотник возвращается в исходное поло­жение под действием центрирующей пружины. Устойчивое управление золотником возможно во время подачи в торцевые полости жидкости под давлением не менее 0,8 МП а при пружинном центрировании и 2 МПа при гидравлическом.

Если необходимо управление несколькими исполнительными ме­ханизмами от одного насоса, применяют многопозиционные многозолот­никовые гидрораспределители, представляющие собой единый блок из различных унифицированных секций — напорной (с обратными и предо­хранительными клапанами), рабочих (с золотниками, имеющими отводы к исполнительным механизмам, золотниками, сблокированными с предо­хранительными клапанами), промежуточных (с обратными клапанами) и сливной. Управление каждым золотником может быть ручным или элект­ромагнитным. Используя многопозиционные многозолотниковые гидро­распределители, можно одновременно или поочередно управлять несколь­кими исполнительными механизмами. Наиболее распространены распреде­лители подобного типа в транспортных, дорожных и строительных ма­шинах. В нефтепромысловом гидроприводе использование их целесооб­разно для управления такими системами, как установка в рабочее поло­жение и перемещение домкратов, подъем и выдвижение секций вышки и т.п. операций.

Один из вариантов подобного устройства — четырехсекционный гид­рораспределитель (рис.38) состоит из напорной /, рабочей трехпозиционной 2, рабочей четырехпозиционной 4 и сливной 6 секций. В зависимости от положения золотников 3 и 5 рабочих секций рабочая жидкость подает­ся к различным каналам на боковой (профильной) поверхности корпу­са золотника и отводится от них трубопроводами.

Рис.38

Вторая секция имеет плавающий золотник, удерживаемый при отсутствии управляющего усилия в верхнем положении пружиной, а тре­тья секция — золотник с шариковым фиксатором.

Напорная секция снабжена предохранительным клапаном 7, ограни­чивающим давление в системе, и обратным клапаном 8, исключающим противоток рабочей жидкости из золотников. Сливная линия имеет внутренние каналы, соединяющие ее с рабочи­ми секциями. К ней подключен сливной трубопровод.

Секции золотника соединены встык — зазоры герметизированы коль­цевыми уплотнениями круглого поперечного сечения. Крепление секций осуществляется болтами, проходящими через весь пакет секций, стяги­вающих его и соединяющих кронштейнами, служащими для крепления распределителя к панели.

Число секций, их схема и назначение могут варьироваться в зависи­мости от задач, решаемых с помощью объемного гидропривода. Секционные распределители выпускают на рабочие номинальные давления 16 МПа и имеют диаметры условных проходных каналов до 32мм, что позволяет обеспечить номинальный расход жидкости до 320 л/мин.

Обратные клапаны предназначены для перепуска рабочей жидкости в прямом направлении, перекрытия канала и препятствия те­чению ее в обратном направлении. Параметры его: диаметр условного прохода от 10 до 32 мм; расход масла номинальный — от 32 до 320 л/мин, перепад давления при номинальном расходе 0,28 — 0,30 МПа. Со­стоят такие клапаны из чугунного корпуса /, в который запрессовано сед­ло 2 (рис.40). В расточке корпуса перемещается плунжер 3, на который воздействует пружина 4, удерживаемая пробкой 5. На стыковочной пло­скости, где предусмотрены отверстия 6 и 8, имеется штифт 7. Прямой по­ток рабочей жидкости подводится к отверстию 8. Под воздействием дав­ления жидкости перемещается плунжер вправо, в результате чего канал к отводному отверстию 6 открывается. При прекращении движения жид­кости и с изменением направления ее течения плунжер 3 пружиной 4 прижимается к седлу 2, после чего жидкость из отверстия 6 не может про­никнуть в отверстие 8.

Обратные клапаны могут быть изготовлены и на основе пары седло — шарик. При этом шарик прижимается к седлу пружиной. Герметичность подобных конструкций выше, чем плунжерных клапанов.

Обратные клапаны также можно встраивать в корпуса различных аппаратов, например в дроссельные плиты распределителей Р-102.

Дата добавления: 2014-01-07