Гидрозамки и их роль в гидравлических системах

Гидрозамок - управляемый обратный клапан. При отсутствии управляющего сигнала гидрозамок работает как обратный клапан - пропускает поток жидкости в одном направлении и не пропускает в другом. При появлении управляющего сигнала гидрозамок пропускает жидкость в обоих направлениях.

Различают односторонние и двухсторонние гидрозамки.

Односторонний гидрозамок
На рисунке показана схема одностороннего гидрозамка.

В корпусе одностороннего гидрозамка установлены седло, запорно-регулирующий элемент (шарик) пружина, поршень с толкателем.

При отсутствии давлении в линии управления поток жидкости из канала 2 будет перетекать в канал 1 отодвигая запорно-регулирующий элемент. Если же поток жидкости подать в канал 1, то в канал 2 он попасть не сможет, т.к по действием потока шарик прижмется к седлу.

При наличии давления в линии управления 3 поршень с толкателем отодвинет шарик от седла, тем самым обеспечив беспрепятственное движение жидкости как из канала 2 в канал 1, так и наоборот из канала 1 в канал 2.

Двусторонний гидрозамок

Двухсторонний гидрозамок часто устанавливают между распределителем и гидроцилиндром. Линии обозначенные на рисунке цифрами 2 и 3 присоединяют в гидрораспределителю, а линии 1 и 4 в полостям гидроцилиндра.

При переключении распределителя в результате повышения давления в одной из линий, например линии в 2, поршень с толкателем переместится, отодвинув шарик (расположенный на рисунке справа) от седла, тем самым допустив течение жидкости из линии 4 в линию 3.

Для чего нужны управляемые обратные клапаны

Гидрозамки часто устанавливают на выходах из полостей гидроцилиндров, для предотвращения перемещения механизма в случае падения давления в системе.

Типы монтажных исполнений гидравлических замков
В настоящее время можно приобрести гидрозамки различных монтажных исполнений:

модульного монтажа
трубного монтажа
стыкового монтажа
фланцевого монтажа
Гидравлические замки встраиваемого исполнения, могут быть установлены в специальные отверстия выполненные на гидравлической плите.

Гидрозамки с диаметром условного прохода 6 мм
Присоединительные размеры модульных гиздрозамков Ду6 представлены на рисунке.

Для предотвращения самопроизвольного опускания стрелы и рамы автокрана в гидроцилиндрах устанавливают гидрозамки, которые автоматически запирают выход рабочей жидкости при отрыве трубопроводов.

Гидрозамки по прийципу работы делятся на одно- и двусторонние, а по расположению— на выносные и внутренние, встроенные в днища гидроцилиндров.

При внутреннем расположении гидрозамков увеличивается надежность их работы: длина трубопровода равна нулю и возможность его поломки исключается. Однако такое размещение не всегда возможно, так как в днищах гидроцилиндров недостаточно места. Поэтому в гидроцилиндрах диаметром от 50 до 100 мм устанавливают выносные гидрозамки, а диаметром от 100 и 320 мм — внутеренние.

Односторонний выносной гидрозамок . (рис. 28,а) состоит из корпуса 1, в котором размещаются поршень 10, седло 6, гильза 4, шарик 5, игла 7. Для удержания поршня в крайнем левом положении служит пружина 5, а для постоянного прижатия шарика к седлу — пружина 3. Герметичность соединений гидрозамка обеспечивается уплотнительными кольцами 2 и 9. Гидрозамок 1 (рис. 28, б) соединен трубопроводом б с поршневой полостью и трубопроводами б и г со штоковой полостью гидроцилиндра 3, а трубопроводом а ид через гидрораспределитель 2 с гидронасосом и масляным баком.

Рис. 28. Гидрозамки.

Односторонние гидрозамки запирают выход рабочей жидкости только из одной полости гидроцилиндра — поршневой или штоковой. В гидроцилиндрах перемещения груза, которые при работе могут занимать и вертикальное положение, необходимо иметь замкнутый объем рабочей жидкости в обеих полостях, поэтому возникает потребность в установке гидрозамков как на штоковой, так и на поршневой полостях. В этом случае устанавливают двусторонний выносной гидрозамок (рис. 28, в). Он представляет собой корпус 1, в котором расположены два клапана с гильзами 4, шариками 5 и седлами 6, поршень 10 с уплотнительным кольцом 9 и две иголки 7.

Для прижатия шариков к седлам служат две пружины 3, а для удержания поршня в среднем положении — две пружины 8. Герметичность соединений гидрозамка Обеспечивается с помощью уплотнительных колец 2. Для подсоединения гидрозамка к трубопроводам служат штуцера. Гидрозамок 1 (рис. 28, г) соединен трубопроводом б с поршневой полостью и трубопрЬводом г со штоковой полостью гидроцилиндра 3, а трубопроводами д, в и д через гидрораспределитель 2 с гидронасосом и масляным баком.

Рис. 29. Внутренние гидрозамки.

При установке внутреннего гидрозамка в днище гидроцилиндра 8 (рис. 29, а, б) выполняют сквозное отверстие с подводными каналами, в котором размещают поршень 2 с ножкой или вставным роликом 11, седло 5 и шарик 6. Поршень 2 удерживается в крайнем левом положении с помощью пружины 4, а шарик 6 прижимается к седлу 5 с помощью пружины 7. Уплотнение поршня, седла и штуцеров 10 осуществляется резиновыми кольцами 3. Схема подсоединения внутренних гидрозамков и принцип их работы такие же, как и для выносных.

Для устранения утечек рабочей жидкости из полости 1 в полость III (рис. 28 и 29) в седле выполняют фаску величиной 0,15... ...0,2 мм, в результате чего достигается достаточно плотное при¬легание поверхности шарика к седлу.

Седло изготовляют из стали 45. Термическая обработка — объемная закалка до твердости HRC 40...45. При изготовлении допускается взаимное биение поверхностей не более0,06мм. Поршень изготовляют из стали 35, поверхность d подвергают закалке ТВЧ на глубину 1-1,5 мм до твердости HRC 38...46. После термообработки наружную поверхность шлифуют. Шероховатость наружной поверхности Ra = 1,25...0,63 мкм, остальных — Rz =80...40 мкм. Допускается несоосность поверхностей d и dz не более 0,04 мм. Поршень и седло оксидируют.

После сборки гидрозамки испытывают на герметичность давлением, равным 1,5 рабочего давления автокрана. При этом наружные утечки рабочей жидкости не допускаются. При подаче давления 13,5 МПа в полость 1 утечка рабочей жидкости через шариковый клапан в полость III для гидрозамков автокранов не должна превышать 1 см3 за 2 мин (масло веретенное АУ ГОСТ 1642—75, температура 20° С).

Поршень должен перемещаться без заеданий на величину ходаз, обеспечивающего достаточное открытие клапана. При подаче рабочей жидкости по трубопроводу а в количестве 40 л/мин и свободном выходе из полости б в резервуар перепад давления для односторонних гидрозамков не должен превышать 0,3 МПа. Для двусторонних гидрозамков зависимость давления открытия гидрозамка от давления рабочей жидкости в гидроцилиндре приведена на рис. 30, а, зависимость сопротивления гидрозамка от количества жидкости, протекающей через него,— на рис. 30, б.

Рис. 30. Зависимость давления открытия гидрозамка от давления рабочей жидкости и сопротивления гидрозамка от ее расхода

.

При эксплуатации автокранов, в гидроцилиндрах которых установлены гидрозамки, во время опускания груза наблюдаются краткие, непродолжительные остановки, так называемое «клевание». В некоторой мере это связано с наличием резонансных явлений в работе упругой системы гидрозамка.

Однако в некоторых случаях при правильно выбранных массах движущихся деталей гидрозамка и жесткости упругих эле¬ментов, а также при несовпадении частот собственных и вынужден¬ных колебаний явление «клевания» все же может иметь место.

Скорость опускания груза стрелой автокрана будет равномерной при соблюдении равенства расходов рабочей жидкости, поступающей в штоковую полость и вытекающей из поршневой (Q2 = Qx). При работе автокрана на малых скоростях опускания груза (Q% = Q2rnin) и резком открытии щели между шариком и седлом гидрозамка равенство расходов нарушается и Qx становится больше Q2. При этом в штоковой полости гидрозамка создается разрежение, шарик гидрозамка прижимается к седлу, закрывает выход рабочей Жидкости из поршневой полости, и скорость опускания груза резко падает. При закрытом гидрозамке давление в этих полостях гидроцилиндра и гидрозамка вновь повышается, поршень гидрозамка опять открывает щель, и цикл повторяется.

Для устранения явления «клевания» стараются также открывать щель между седлом и шариком как можно плавнее. Для этого делают поршень гидрозамка с кривой ножкой или устанавливают штырь эксцентрично (см. рис. 28, в), что дает положительные результаты.