3.1. Общие сведения, определения, классификация
3. ГИДРОАППАРАТУРА
3.1. Общие сведения, определения, классификация
Гидравлическим аппаратом называется устройство гидропривода, которое управляет потоком рабочей жидкости и выполняет хотя бы одну из следующих функций: изменяет направление потока рабочей жид кости, открывает или перекрывает поток рабочей жидкости, меняет параметры потока (расход, давление) или поддерживает их заданные значения.
Для любого гидроаппарата характерно наличие запорно-регулирующего элемента – подвижной детали (клапана, золотника, крана), при перемещении которой частично или полностью перекрывается рабочее проходное сечение гидроаппарата.
Гидроаппараты в соответствии с ГОСТ 17752-81 подразделяются по следующим признакам:
- по конструкции запорно-регулирующего элемента – золотниковые, крановые и клапанные;
- по принципу действия – клапаны и гидроаппараты неклапанного действия;
- по способу внешнего воздействия на запорно-регулирующий элемент – регулируемые и нерегулируемые;
- по характеру открытия рабочего проходного сечения – регулирующие и направляющие;
- по назначению – распределители, дроссели, клапаны давления, обратные клапаны и т.д.
В зависимости от конструкции запорно-регулирующего элемента гидроаппараты бывают следующих типов (рис.3.1): золотниковые – с плоским (а) и цилинрическим (б) золотником; крановые – с плоским (в), цилиндрическим (г), коническим (д) и сферическим (е) краном; клапанные – шариковые (ж), конические (з), поршневые (и).
Рабочее проходное сечение в золотниковом гидроаппарате (б) создаётся между острыми кромками цилиндрической расточки корпуса 2 и цилиндрического пояска золотника 1. Площадь этого сечения изменяется при осевом смещении золотника относительно корпуса.
В крановом гидроаппарате (г) рабочее проходное сечение образуется между острыми кромками каналов корпуса 2 и крана 1, площадь его изменяется при повороте крана. В клапанном гидроаппарате (ж) проходное сечение образуется между кромками корпуса 2 и клапаном 1, а его площадь меняется при осевом смещении клапана.
Рис. 3.1. Типы конструкций запорно-регулирующих элементов:
а, б) золотниковые; в, г, д, е) крановые; ж, з, и) клапанные
Появление современных эластомеров и композиционных материалов, обладающих высокими физико-механическими свойствами, предопределило создание гидроаппаратов, где в качестве запорно-регулирующих элементов используют упругие, деформируемые оболочки, мембраны, кольца, пластины.
Схема, поясняющая принцип действия гидроаппаратов с упругим запорно-регулирующим элементом, приведена на рис.3.2. В корпусе 1 устройства размещены упругий запорно-регулирующий элемент 4 и управляющая полость 2, а также сделаны каналы, которые соединяются с гидролиниями 3,5 и 6.
а) б)
Рис. 3.2. Принцип действия гидроаппаратов с упругим запорно-регулирующим элементом:
1 – корпус; 2 – управляющая полость; 3 – гидролиния управляющей полости;
4 – упругий запорно-регулирующий элемент; 5 – отводящая гидролиния;
6 – подводящая гидролиния;
а) в закрытом положении; б) в открытом положении
На рис.3.2,а упругий элемент 4 показан в закрытом положении: под действием давления жидкости в управляющей полости 2 перекрываются гидролинии 5 и 6.
На рис. 3.2,б упругий элемент 4 показан в открытом положении, что происходит при соединении управляющей полости через гидролинию 3 со сливом. При этом давление в управляющей полости падает, упругий элемент деформируется, а гидролинии соединяются между собой.
Основные преимущества гидроаппаратов с упругим запорно-регулирующими элементами перед гидроаппаратами с традиционными запорно-регулирующими элементами определяются возможностью их работы с жидкостями, потерявшими кондиционные показатели, нечувствительностью к загрязнению рабочей жидкости, отсутствием облитерационного залипания и заклинивания запорно-регулирующих элементов, простотой изготовления и ремонта.
Клапаном называется гидроаппарат, в котором степень открытия рабочего проходного сечения изменяется под воздействием потока жидкости, проходящей через гидроаппарат. Клапан является автоматическим гидроаппаратом, не требующим во время работы какого-либо внешнего воздействия на его запорно-регулирующий элемент.
Клапаны в зависимости от воздействия потока жидкости на запорно-регулирующий элемент бывают прямого и непрямого действия. В клапанах прямого действия размеры проходного сечения меняются в результате непосредственного воздействия потока жидкости на запорно-регулирующий элемент.
В гидроаппаратах неклапанного действия (распределителях, дросселях) степень открытия проходного сечения изменяется при помощи внешнего управляющего воздействия на их запорно-регулирующие элементы, например, перемещением золотника, распределителя или поворотом крана вручную и т.д.
Регулирующие гидроаппараты управляют параметрами потока жидкости (давлением, расходом) и направлением потока, частично открывая рабочее проходное сечение и изменяя, таким образом, мощность потока. В таких гидроаппаратах запорно-регулирующие элементы при работе могут занимать бесчисленное множество промежуточных положений. К регулирующим гидроаппаратам относятся различные клапаны давления, дроссели, регуляторы потока, дросселирующие распределители и т.д.
Направляющие гидроаппараты управляют пуском, остановкой и направлением потока жидкости путём полного открытия или полного закрытия рабочего проходного сечения, практически не влияя на мощность потока. К этому типу гидроаппаратов относятся направляющие распределители, обратные клапаны, гидрозамки и т.д.
В регулируемых гидроаппаратах степень открытия рабочего про ходного сечения или силовое воздействие на запорно-регулирующий элемент можно изменить в процессе работы воздействием извне с целью получения заданного давления или расхода жидкости, напри мер, путём регулирования силы пружины в клапанах.
В настраиваемом гидроаппарате проходное сечение или силовое воздействие могут быть изменены извне только в нерабочем состоянии гидроаппарата.
|
|
Условные графические обозначения гидроаппаратов на схемах устанавливает ГОСТ 2.782–96.
Основными параметрами гидроаппаратов являются условный проход dy, номинальное давление pном и расход Qном рабочей жидкости, площадь рабочего проходного сечения S. По этим параметрам и выбирается гидроаппаратура.
Для некоторых гидроаппаратов (распределителей, фильтров и др.) в технической характеристике приводятся данные о величине гидравлических потерь Dpном при номинальном Qном (или максимальном Qmax) расходе рабочей жидкости. Потери давления при движении жидкости через гидроаппарат для расходов Q, отличных от указанных, определяются в предположении линейной или квадратичной зависимости потери давления от расхода по формулам
; (3.1)
. (3.2)
Под условным проходом dy понимается округлённый до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства или площади проходного сечения присоединяемого трубопровода.
Рекомендуемые значения условного прохода согласно ГОСТ 16516–80 следующие: 2,5; 3,2; 4; 5;6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80 мм и др.
Под характеристикой гидроаппарата понимается функциональная зависимость между определёнными параметрами. Так, основной гидравлической характеристикой дросселя является зависимость расхода от перепада давления, т.е. 
.
Присоединительные отверстия гидроаппаратов по ГОСТу 24242-80 должны иметь следующие буквенные обозначения:
A, B, C, P, T – отверстия основного потока;
X, Y – отверстия потока управления;
М – отверстие для манометра;
L – дренажное отверстие.
Рекомендуемые обозначения отверстий основного потока:
Р – отверстие для входа рабочей жидкости под давлением;
А, В – отверстия для присоединения к другим гидроустройствам;
Т – отверстие для выхода рабочей жидкости в гидробак;
С – отверстие проточного канала специального гидрораспределителя.
Примеры обозначений присоединительных отверстий гидроаппаратов приведены на рис. 3.3.
При наличии в гидроаппарате нескольких отверстий одинакового назначения их следует обозначать буквами с добавлением порядкового номера справа.
Рис. 3.3. Примеры обозначений присоединительных отверстий
гидроаппаратов