ПРОМЫШЛЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Гидрораспределители с пропорциональным управлением


Гидрораспределители релейного управления (типа «включено-выключено») при движении золотника практически весь поток рабочей жидкости сразу же направляют в гидродвигатель, который немедленно набирает максимальную скорость.

При возврате золотника в нейтральное положение поток жидкости в гидродвигатель (гидроцилиндр) резко перекрывается. В результате в начале движения и остановки исполнительного механизма возникают гидравлические удары, значительные скачки давления, негативно влияющие на работу гидросистемы.

При пропорциональном управлении движение золотника обеспечивает плавное и точное регулирование величины потока, поступающего в гидродвигатель.

Это дает возможность изменять скорость гидродвигателя в широком диапазоне – от нуля до максимума. Давление также меняется плавно, без существенных скачков. Работа гидросистемы заметно улучшается, долговечность ее возрастает.

Пропорциональное управление увеличивает степень безопасности системы, снижает величину внутренних утечек, улучшает работу всех компонентов гидропривода, повышает точность и удобство управления машиной в эксплуатации.

Пропорциональный гидрораспределитель с электроуправлением

Пропорциональное управление базируется на простых процессах. Золотник имеет высокоточные прорези на рабочих кромках, как это показано на рисунке 1. Фактически они играют роль дросселей, поэтому такие золотники называются дросселирующими.



Рис. 1. Пропорциональный распределитель и его золотник с высокоточными прорезями

Движение дросселирующего золотника осуществляется внешней силой (в данном примере силой пропорционального электромагнита).

При постепенном движении дросселирующего золотника пропорционально меняется площадь рабочих окон между его прорезями и расточками в корпусе, что позволяет управлять расходом.

Контролируемая часть расхода поступает в гидродвигатель (гидроцилиндр), а остаток жидкости сливается в гидробак. В пропорциональных гидравлических распределителях с закрытым центром остаток рабочей жидкости поступает в гидробак под давлением, превышающим открытие предохранительного клапана.

Здесь используется принцип регулирования потока рабочей жидкости с дросселем, установленным на входе в гидродвигатель, и предохранительным клапаном.

В пропорциональных гидрораспределителях с открытым центром остаток рабочей жидкости поступает в гидробак при невысоком давлении. В них применяется принцип регулирования потока рабочей жидкости с дросселем, установленным параллельно гидродвигателю.



Рис. 2. Гидросхема с гидрораспределителем, представленным в виде дросселей

1 – дроссельное окно распределителя нагнетающей магистрали; 2 – дроссельное окно гидрораспределителя сливной магистрали; 3 – дроссельное окно гидравлического распределителя параллельной магистрали

Предохранительный клапан при этом закрыт. Схема такого управления потоком представлена на рис. 2. Здесь пропорциональный гидрораспределитель с открытым центром представлен в виде дросселей.

При движении дросселирующего золотника из нейтрального положения в сторону его открытия площадь рабочих окон в линии нагнетания и слива (позиции 1 и 2, рис. 2) увеличивается, а в параллельной линии (позиция 3, рис. 2) – уменьшается. Регулирование потока этим способом более экономично по сравнению с использованием управления дросселем с предохранительным клапаном.

Это происходит потому, что часть рабочей жидкости, поступающей на слив через дроссель в параллельной линии, переводит в тепло значительно меньше энергии потока, чем при прохождении сквозь предохранительный клапан.

Таким способом регулирования обеспечивается требуемое ускоренное, равномерное или замедленное движения гидродвигателя. Гидравлические удары практически исключаются.



Рис. 3. Графики изменения расхода при релейном и пропорциональном регулировании

1 – изменение расхода при релейном управлении; 2 – изменение расхода при пропорциональном управлении.

Различная форма и размер дросселирующих прорезей в золотнике обеспечивают требуемые характеристики расхода рабочей жидкости.

На приведенных графиках (рис. 3) показано изменение расхода, направляемого в гидродвигатель, в зависимости от перемещения золотника гидравлического распределителя при релейном и пропорциональном управлении.

Эти характеристики идеальные. Здесь принято, что площадь открытия дросселирующих окон гидрораспределителя при движении золотника меняется линейно.

Изменение расхода при перемещении золотника в гидрораспределителях

В релейных гидрораспределителях управление расходом затруднено. Оно происходит в узком диапазоне, который оператору сложно уловить. При небольшом перемещении золотника весь расход от насоса направляется в гидродвигатель (кривая 1).

При дальнейшем его перемещении изменения скорости гидродвигателя не происходит. В пропорциональных гидрораспределителях перемещение дросселирующего золотника постепенно открывает площадь проходного сечения.

Расход меняется плавно (кривая 2). Диапазон регулирования очень широкий. Оператор легко адаптируется к нему. И только в конце хода дросселирующего золотника площадь проходного сечения открывается полностью и весь расход насоса поступает в гидродвигатель.

Следует отметить, что от геометрической формы высокоточных прорезей дросселирующего золотника зависит конфигурация регулировочной характеристики пропорционального гидрораспределителя, а следовательно, и закон регулирования скорости гидродвигателя.

На рис. 4 показаны два золотника пропорционального гидрораспределителя. У одного из них выполнены треугольные дросселирующие прорези, а у другого – полукруглые.



Рис. 4. Конфигурация регулировочных характеристик в зависимости от геометрической формы прорезей золотника

В обоих случаях площадь открытия дросселирующих окон меняется нелинейно, но в разных пропорциях. Поэтому, как видно из графиков, при перемещении золотника характер изменения расхода, направляемого в гидродвигатель, различный.

Различной будет и скорость гидродвигателя. Таким образом, для конкретного типа машины подбором геометрической формы высокоточных прорезей можно реализовать требуемый закон изменения расхода рабочей жидкости.

В спецтехнике управление дросселирующим золотником в пропорциональных гидрораспределителях осуществляется следующими способами:

- механическим рычагом, в том числе тросиком дистанционного управления;

- гидравлическим пропорциональным джойстиком (гидравлическое сервоуправление);

- электрогидравлическими системами.

Каждый способ управления дросселирующим золотником в пропорциональном гидрораспределителе имеет свои особенности. Они диктуются прежде всего соответствующей сферой применения.