Гидравлический распределитель управляет направлением и силой потока рабочей жидкости в гидравлических машинах. Изменяя направление и скорость потока, устройство приводит в движение поршни гидроцилиндров.
Описание и принцип действия
Распределитель гидравлический — это механизм, один из основных компонентов гидросистемы, используемый для управления потоками рабочей жидкости. Он поддерживает непрерывную работу системы гидравлического оборудования или техники путем перенаправления жидкости по разным линиям (каналам).
Рабочий цикл гидросистемы с типовым трехпозиционным гидроузлом выглядит так:
- Нейтральное положение. Поток жидкости полностью перекрыт, оборудование находится в неподвижном состоянии.
- Первое рабочее положение. Жидкость перетекает по первой линии и заполняет гидроцилиндр. Поршень под давлением перемещается по штоку вправо.
- Второе рабочее положение. Рабочая жидкость проходит через второй канал и принудительно перемещает поршень в обратную сторону.
Данный цикл бесконечно повторяется, обеспечивая непрерывное возвратно-поступательное перемещение поршня. Поступившее ранее по другому каналу гидравлическое масло в момент движения возвращается в накопительный бак. Циклическое перемещение поршня приводит в движение гидромашину. Для фиксации оборудования в нужном положении гидроузел переводится в нейтральное положение.
Конструкция и устройство
Конструкция распределителя представлена блоком с полостью, через которую проходят рабочие линии:
- к входному отверстию подключается насос для подачи жидкости;
- в камере полость разделяется на независимые отсеки до гидроцилиндра;
- на обратной стороне корпуса расположено сливное отверстие;
- сразу за блоком с полостью присутствуют рычаги или места подключения иных средств управления (пневмо- или гидропривод).
У резьбовых соединений присутствуют уплотнения для исключения утечки. На сливе подключается накопительный бак. Отдельно присутствует предохранительный клапан. При превышении допустимой для гидромашины величины давления такой клапан открывается и происходит сброс гидравлического масла.
На корпусе механизма расположены также монтажные элементы для крепления. Устройство гидравлического распределителя зависит от конфигурации и включает дополнительные детали. Например, у электромеханического или электромагнитного узла есть силовые клеммы под катушку или приемник сигнала.
Управление рабочей жидкостью
Для перераспределения потока жидкости в гидромашинах используется приводы нескольких видов:
- Ручной. Управление производит оператор путем физической нажимной силы. Задействуется в механизмах с нечастым переключением. Встречается прямое рычажное управление или регулирование работы посредством троса.
- Электромеханический. Управление потоком выполняется оператором или автоматически по заданному алгоритму. Перераспределение движения рабочей среды по магистралям обеспечивается перемещением золотника, который изменяет свое положение по сигналу.
- Электромагнитный. Под действием тока магнит перемещает золотник на определенное расстояние до достижения нужного положения. Данный вид не подходит для управления потоком под высоким давлением.
- Гидропривод. В таких системах используются гидрораспределители с дроссельным принципом работы. По мере смещения заслонки в полости меняется давление, которое регулирует положение главного гидроузла. По схожей схеме работают и пневматические приводы.
Многие современные версии поддерживают несколько способов управления. Например, основное электрическое переключение позиций дополняется рычагами ручного управления.
Типы гидравлических распределителей
Все гидрораспределители работают по одному принципу, но при этом отличаются конфигурацией и исполнением. От конфигурации и типа зависит перечень гидромашин и условий, в которых устройства применимы.
Рабочий механизм
В основе принципа работы гидрораспределителя лежит подвижный элемент, который и отвечает за распределение потоков рабочей жидкости. Использование разных механизмов объясняется в первую очередь эксплуатацией. У каждой запчасти отличное предельное рабочее давление и разная надежность.
Клапанные
Перераспределение обеспечивается клапанами, закрывающими и открывающими каналы. У клапанных версий много плюсов:
- герметичность, отсутствие утечек;
- долговечность конструкции;
- устойчивость к потоку под высоким давлением;
- отдельное управление каждым каналом.
Из минусов стоит выделить большие габариты и провалы давления при переключении (резкое закрытие входа создает отрицательное давление на выходе).
Золотниковые
В рабочей камере этих типов гидравлических распределителей присутствует золотник — подвижный механизм цилиндрической формы. На поверхности присутствуют утолщения, перекрывающие поток жидкости. Золотниковые механизмы преимущественно 3-позиционные с двумя линиями. При перемещении золотника происходит открытие одних и закрытие других каналов. Нейтральное положение поддерживается центрирующими пружинами.
Преимущества гидравлических распределителей потока с золотником:
- компактность и простая конструкция;
- плавное переключение без провалов давления;
- большой набор конфигураций управления.
Главный минус устройства гидрораспределителя с золотником — это подверженность протечкам, из-за которых механизм ненадежен для систем, работающих под высоким давлением.
В простой конфигурации золотниковый узел управляет потоком в 2-канальном 3-позиционном гидроузле:
- в нейтральном состоянии среда не поступает в гидроцилиндр;
- при смещении вправо поток идет через левый канал (и наоборот).
У двухпозиционных устройств отсутствует нейтраль. Происходит постоянная перекачка, пока не остановится насос. Многопозиционные версии обычно включают много линий (3-4), однако они толкают единственный поршень в двух направлениях. У гидравлических распределителей с таким устройством присутствуют каналы отличного диаметра. Путем выбора линии можно подавать жидкость различного напора, меняя скорость перемещения поршня.
Крановые
По принципу работы напоминают клапанные распределители гидравлические. Однако перекрытие линии происходит плавно и с торца. По мере перемещения запорной арматуры заслонка закрывает канал, оставляя все меньший просвет.
Такая механика позволяет регулировать напор потока. Однако высокое давление неизбежно приводит к смещению заслонки с расширением отверстия. Это делает крановые поворотные распределители гидравлические неэффективными для стационарных машин. Но механизмы хорошо подходят в качестве приводов основных перераспределителей, для которых важна плавность перемещения.
Исполнение
Основные модели представлены моноблоком с единственной секцией и несколькими каналами. Используются преимущественно в стационарных машинах для управления простым механизмом вроде подъемника или козлового крана.
Распределитель секционный гидравлический включают несколько камер. У каждой секции разная конфигурация линий. Например, у двухсекционного гидроузла могут быть камеры с двух- и трехпозиционным золотником. Секционные гидроузлы присутствуют у тракторов и иных мобильных машин. Каждая секция предусмотрена для управления разным навесным оборудованием. Оператор в любой момент может переключаться между разными секциями.
Также встречаются секционные устройства с рабочими камерами одинаковой конфигурации. В этих типах гидравлических распределителей каждая секция присутствует в качестве замены. При неисправности можно перенаправить поток через другую камеру. В этом случае не потребуется остановка машины, которая может оказаться критической.
Маркировка и обозначение
Для всех типов гидрораспределителей используется обозначения, по которым можно определить функциональность резьбовых отверстий:
- P — входное отверстие для подключения насоса на подачу;
- T — отверстие для слива из системы на случай аварии;
- A — начальный отрезок линии, с которого поступает жидкость;
- B — точка выхода жидкости из линии к цилиндру с поршнем.
Обозначение элементов узла на корпусе стандартизировано по ГОСТ 2.781-68.
Единого порядка маркировки изделий среди производителей нет. Поэтому гидрораспределитель каждого бренда отличается маркировкой и наименованием. Но некоторые характеристики можно проследить. Например, 1/2+3/8 или 1/2+1/2 показывает диаметр отверстий на подачу и слив. 4+2 или 5+3 в названии указывает на число линий и позиций.
Как сделать правильный выбор?
От характеристик и принципа работы гидравлического распределителя зависит работа всей системы. Выход из строя приводит к полной остановке оборудования. Поэтому нужно отдать предпочтение надежности и исполнению.
При выборе перераспределителя для гидромашины требуется учесть ряд характеристик:
- Предельное давление. Золотниковые устройства рассчитаны на поток до 32 МПа. Также давление зависит от материалов исполнения.
- Диапазон вязкости и температуры среды. Устройство некоторых гидравлических распределителей не допускают перетекание горячей и плотной среды ввиду свойств материала.
- Допустимое содержание примесей. Материалы уплотнений с иными компонентами бывают чувствительны к щелочам с солями. Твердые частицы с потоком вызывают ускоренный износ.
- Условия окружающей среды. Материал внешнего корпуса также бывает уязвимым к агрессивной среде. Для устройств с электроприводом требуется учесть уровень пыле- и влагозащиты.
- Заявленный ресурс изделия. Надежные устройства с интенсивным срабатыванием (каждые ~10 сек) служат минимум 2 года.
Производитель спецтехники или навесного оборудования регламентирует перечень допускаемых к использованию гидрораспределителей.
