ГЛАВА III. СИСТЕМЫ И АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ

Общие сведения

Система управления гидравличе­ского экскаватора предназначена для изменения направления движения и регулирования скорости выходных звеньев (штоков, валов) гидродвига­телей, а также для предохранения конструкции экскаватора от перегру­зок.

Основными элементами систем управления являются регулирующие устройства (гидрораспределители, дроссели, клапаны различного типа и др.)» а также механические шарнир-но-рычажные и другие системы, с по­мощью которых машинист управляет этими регулирующими устройствами.

Для управления гидроприводом экскаватора используют устройства, посредством которых регулируют: давление в линиях и агрегатах гидропривода; направление движения потока рабочей жидкости, в том числе распределение его между гидродвига­телями; подачу рабочей жидкости к ^идродвигателям.

Как правило, устройства для регулирования давления действуют автоматически. Устройствами, кото­рые регулируют направление движе­ния и расход рабочей жидкости, управляет машинист. Изменением направления движения и расхода рабочей жидкости, подаваемой к гидродвигателю, изменяют направле­ние и скорость движения хмеханизма экскаватора, приводимого от этого гидродвигателя.

По принципу регулирования скоро­сти различают дроссельное и объемное регулирование, причем в обоих случа­ях оно может быть автоматическим или ручным.

В гидросистемах с дроссельным регулированием расход жидкости ре­гулируют так называемыми дроссель­ными устройствами, представляющи­ми собой гидравлические сопротивле­ния, устанавливаемые на пути потоков жидкости. К ним могут быть отнесены и распределительные устройства (на­пример, гидрораспределители золотни­кового типа), в которых изменя­ется площадь сечения для прохода жидкости. Гидрораспределитель ис­пользуют также для изменения на­правления потока жидкости и со­ответственно реверса движения рабо­чего элемента.

Системы с дроссельным регулиро­ванием обычно применяют при исполь­зовании насосов постоянной подачи и нереверсируемых автоматически регулируемых насосов для ручного регулирования скорости выходных звеньев гидродвигателей независимо от внешних сопротивлений их движе­нию.

В гидросистемах с объемным регулированием изменение расхода жидкости обеспечивается изменением рабочего объема насоса, т. е. его объемной подачи.

На большинстве экскаваторов с гидравлическим приводом применяют регулируемые насосы с нереверсируе-мым потоком жидкости, объемная подача которых изменяется автомати­чески, , в зависимости от нагрузки. Гидросистемы с такими насосами

требуют применения гидрораснредели-телей. Кроме того, число устанавлива­емых на экскаваторе насосов обычно меньше числа приводимых от них двигателей/Поэтому нужны распреде­лительные устройства, направляющие поток жидкости от насоса к тому или иному гидродвигателю и используемые также для дроссельного регулирова­ния этого потока.

На гидравлических экскаваторах применяют оба вида регулирования расхода: объемное (автоматически регулируемые насосы) и дроссельное (ручное управление гидрораспредели­телями) .

Сопротивление перемещению зо­лотника гидрораспределителя зависит от размеров золотника, его кон­струкции и условий работы в системе гидропривода. При механическом управлении гидрораспределителями движение от рукояток пульта управле­ния к золотникам гидрораспределите­ля передается шарнирно-рычажной механической системой. Механическое управление дает возможность без применения каких-либо дополнитель­ных устройств четко управлять зо­лотником гидрораспределителя, удер­живая его в любом промежуточном положении. Таким образом, машинист может за счет дросселирования рабо­чей жидкости регулировать ее расход и скорость движения механизма.

На большинстве экскаваторов установлены совмещенные рычаги управления шарнирного типа. Таким рычагом можно управлять одновре­менно или в определенной последова­тельности движением двух элементов, например стрелой и рукоятью, ковшом и поворотом платформы. Это позволя­ет в процессе работы экскаватора совмещать большее число операций и создает благоприятные условия для работы машиниста, так как ему не приходится переносить руку с одного рычага на другой,

§ 14. Клапанная аппаратура

Механизмы и элементы гидропри­вода экскаваторов защищены от перегрузок предохранительными кла-

панаш, которые ограничивают давле­ние жидкостив системе допустимым пределом.

Предохранительные клапаны уста­навливают непосредственно на насо­сах игндромоторах, в гидрораспреде­лителях, фильтрах и на трубопрово­дах. В последнем случае их заключают в отдельные корпуса. Они должны обеспечивать надежную работу, высо­кую чувствительность, стабильность давления при различных расходах жидкости и минимальные вибрации элемента клапана, открывающего и за­пирающего канал, через который рабочая жидкость сливается при давлении, превышающем номиналь­ное.

Предохранительные клапаны обыч­но регулируют на давление, превыша­ющее номинальное на 10...20 %. При давлении в системе, превышающем допустимое, клапан открывается и пе­репускает жидкость в полость низкого давления; при давлении ниже заданно­го клапан надежно запирает проход жидкости в полость низкого давления.

По принципу действия предохрани­тельные клапаны разделяют на клапа­ны прямого (давление жидкости действует непосредственно на за­порный элемент) и непрямого действия (давление жидкости действует на вспомогательный клапан, управляю­щий перемещением запорного эле­мента).

Предохранительные клапаны пря­мого действияподразделяют на обыч­ные, когда давление жидкости дей­ствует на всю активную площадь запорного элемента, и дифференциаль­ные, когда давление действует только на часть площади. По конструктивно­му исполнению клапаны бывают шариковыми, конусными, плунжерны­ми (золотниковыми). Следует иметь в виду, что предохранительные клапа­ны, которые рассчитаны на частую работу и большие расходы жидкости, иногда называют перепускными. К ним, например, относятся клапаны, применяемые в гидроприводе меха­низма поворота и работающие в каждом цикле экскавации.

Рис. 47. Схемы клапанов прямого действия — с центрированным (а) и нецентрированным (6) шариками и с центрированным (в) и нецентрированным (г) клапанами:

/ — регулировочный болт, 2 — корпус, 3 — пружина, 4 — шарик, 5 — центрирующий элемент, б — ко­нусный клапан; А, Б — напорная и сливная линии

Шариковые клапаны просты по конструкции и дешевы в изготовлении. Принцип действия клапана основан на уравновешивании давления жидкости, действующего на шарик 4 (рис. 47, а) усилием пружины 3. Клапан открывается, когда давление действу­ющей на шарик жидкости больше, чем усилие сжатой пружины. При этом давление жидкости под шариком падает, так как напорная линия А соединяется со сливной Б, и клапан закрывается. Под действием возрос­шего давления клапан снова открыва­ется, и процесс повторяется. Таким образом, быстро и часто открываясь и закрываясь, шарик разбивает седло.

Шириковые клапаны бывают с центрированным и нецентрированным шариком.

В клапанах с центрированным шариком (см. рис. 47, а) направляю­щие центрирующего элемента 5 пре­пятствуют боковым перемещениям шарика. За счет малого зазора между корпусом 2 и элементом 5, а также наличия демпфирующего отверстия з элементе колебания шарика в осевом направлении (вибрацию) удается га­сить, что предохраняет его седло от изнашивания.

Клапаны с нецентрированным ша­риком (рис. 47, б) проще в изготовле­нии, но шарик в них может переме­щаться также и в боковые стороны, вследствие чего нарушается герме­тичность клапана и он пропускает рабочую жидкость в сливную линию при любых условиях. Поэтому такие клапаны, как правило, применяют в системах с небольшим расходом жидкости, в них давление редко достигает значения, на которое отрегу­лирован клапан.

Конусные клапаны, как прави­ло, центрированы и могут поворачи­ваться только относительно своей оси, поэтому отличаются от шариковых более высокой герметичностью (рис. 47, в). Недостатки конусных клапа­нов — неустойчивая работа и вибра­ция, которые являются причинами повышенного износа седла и клапана, усталостных разрушений трубопрово­дов. Устраняют эти недостатки, приме­няя демпфирующие (тормозящие) устройства или клапаны с обратным конусом.

Например, для предохранения ме­ханизма поворота от перегрузок устанавливают два смонтированных в одном корпусе (блоке) предохрани-

\ г>

Рис. 48. Блок предохранительных клапанов коаусжзго типа смеханическим (а) и гидравлическим (б) житфир—iпиfм:

/ — демпфер, 2 — клапан, 3 — пружина, 4 — риу ■ринит ■ ни гайка, 5 — плунжер;

А, Б, В — пожх-гв

тельных клапана прямого действия личеоши лошфированием колебаний
конусного типа с механическим демп- <р»с 4В* б). Собственно клапан
фированием колебаний (рис. 48, 2 нмди—ги иадым с обратным конусом
а). Полости А и Б соединены (коническая внутренняя поверхность),
с рабочими линиями гидромртора который шогво прижат пружиной 3
поворота. При давлении в одной из к ocaij ж запирает выход рабочей.» I
линий, превышающем давление на- жщдавдож та полости А в по­
стройки клапана, жидкость перепуска- лооъВ. Прн этом демпфер /, который
»етея в другую линию. Вибрация такого мсушет перемещаться внутри клапана,
клапана при работе значительно щршшстщттяшем жидкости в полости
меньше (чем, например, клапана, Л в нршшее правое положение
показанного на рис. 47, г) вследствие шишгтдпклапана. Буртик демпфе-
бокового расположения отверстий ра циари шиш и во внутреннюю кониче-
А и Б. При прохождении потока свр» тишяржшюс-ь клапана,
жидкости клапан (см. рис.48,а) при- ~~.:« ^г .-^_-- • давления в поло-
жимается давлением жидкости к про- am A piiHPiim жидкость, воздействуя
тивоположной от отверстия стенке ш шшвшшшвпщт поверхность клапана,
и благодаря трению о стенку колеба- быарго шмрмт^ет его, сжимая пружи-
ния его тормозятся и значительно if, т шукадргт из полости Л в по-
уменьшаются. лишь Ж Ивщ реактивным давлением:

На экскаваторах применяют блок шотиш шцшравстк. воздействующего на j

клапанов прямого действия с гидрав- торвщ демпфера* последний движется

Слив в бак

Рис. 49. Предохранительные клапаны прямого (а) и непрямого действия (б):

— золотник, 2 — поршень золотника, 3 — пробка, 4 — корпус, 5,7 — пружины, 6 — конусный клапан, 8 — крыш­ка, 9 — регулировочный винт

вслед за клапаном, но медленнее, чем члапан, так как жидкость из полости Б в полость А должна пройти через ма­лое отверстие в демпфере.

При понижении давления в полости .4 клапан под действием пружины начинает закрываться. Однако закры-зается он медленно, так как упирается з буртик сместившегося вправо демп-эера и плавно перемещается в сторону закрытия вместе с демпфером по мере заполнения полости Б жидкостью, которая медленно проходит туда через этверстие малого диаметра в демпфе­ре.

Плунжерные клапаны прямого 1ействия применяют при большом эасходе жидкости и высоком давлении а гидросистеме с целью уменьшения 1ействующих усилий и размеров пружин. В дифференциальном клапане рис. 49, а) пружина воспринимает -олько часть усилия, создаваемого хавлением жидкости. Для этого в зо-угнике / установлен поршень 2,

нижний торец которого соприкасается с пробкой 3 клапана. Жидкость поступает в полость А и через сверления в золотнике в полость Б над поршнем. На пружину золотника действует усилие, равное произведе­нию давления жидкости на площадь поршня.

Предохранительные клапаны не­прямого действия(рис. 49, б) (ко­нусные) применяют для ограничения давления при передаче больших мощностей. Эти клапаны позволяют поддерживать заданное давление не­зависимо от расхода жидкости в гид­росистеме.

На золотник / действует слабая пружина 5, которая стремится переме­стить его в крайнее нижнее положение. В поршне золотник-а сделано отверстие Б малого диаметра, являющееся демпфером и соединяющее полости А и В. Пока давление жидкости, действующее на конусный клапан 6, не превышает давления, на которое

I

Рис. 50. Неуправляемый (а) и управляемый {6} шариковыеобратные

клапаны:

1,6 — штуцера, 2 — седло, 3 — шарик, 4 — аружжаа,5 — направляющие, 7 — игла, 8 — порвкяь

отрегулирована пружина 7, клапан закрыт и давление в полости В равно давлению в полости А. При этом золотник под действием пружины 5 находится в крайнем нижнем положении и напорная полость А отсо­единена от сливной Г. При давлении, превышающем давление настройки пружины 7, клапан открывается и перепускает жидкость на слив через канал Д золотника.

К клапану жидкость поступает из полости А через демпфер (отверстие) Б и канал £. Ввиду малого диаметра демпфера Б создается перепад давле­ния до и после него, в результате чего возникает усилие, поднимающее зо­лотник вверх. При этом полость А высокого давления соединяется с полостью Г низкого давления и поток под давлением настройки пружины 7 направляется на слив в бак.

Обратные клапаны пропускают через себя поток жидкости только в одном направлении и исключают ее обратное движение. Их различают по

конструкции (шариковые и конусные) и прннцнп>" действия (неуправляемые и управляемые).

На одноковшовых экскаваторах •применяют только шариковые клапа­ны

Неуправляемый шариковый обрат­ный клапан (рис. 50, а). В седле 2 штуцера / установлен шарик 3, который прижимается к седлу слабой пружиной 4. Жидкость, поступающая под давлением в канал Л, воздействуя на шарик, легко преодолевает сопро­тивление пружины и проходит в по­лость Б и сообщающийся с ней канал В. Если же в полости Б давление выше, чем в канале А_у то оно прижимает шарик к седлу тем сильнее, чем больше разница давлений в поло­сти Б и канале А. Таким образом, жидкость может проходить только из канала А в полость Б. Обратное ее движение исключается.

Управляемый шариковый обрат­ный клапан (рис. 50, б) от неуправляе­мого отличается тем, что при подаче

Рис. 51. Схемы установки дросселей на входе (а), выходе (б) и параллель­но гидродвигателю (в) :

- насос, 2 — клапан, 3 -

дроссель, 4 — гидрораспределитель, 5 — гидроцилиндр

полностью закрытом дросселе вся жидкость, подаваемая насосом, нагне­тается в гидроцилиндр и с максималь­ной скоростью перемещает поршень. При полностью открытом дросселе вся жидкость через дроссель поступает в бак и поршень перемещаться не будет. При частично открытом дроссе­ле поток разделяется: часть жидкости поступает в гидроцилиндр, а другая часть через дроссель — в бак.

Давление, развиваемое насосом при параллельной схеме, зависит от сопротивления перемещению штока гидроцилиндра: чем больше сопро­тивление, тем больше давление перед дросселем и тем меньше скорость перемещения поршня. Потери энергии на дросселирование в такой схеме значительно меньше, чем при уста­новке дросселя на входе и выходе, так как насос большую часть времени работает при давлении меньшем, чем то, на которое настроен предохрани­тельный клапан.