2.2.6. Rozdzielacze hydrauliczne.doc

2.2.6. Rozdzielacze hydrauliczne.

Zasada działania i systematyka konstrukcji.

Rozdzielacze należą do grupy zaworów sterujących kierunkiem przepływu. Usytuowane są między podstawowymi zespołami i elementami układu napędo­wego (zbiornik, pompa, silnik), z którymi są połączone za pomocą przewodów. Ruchomy organ sterujący rozdzielacza umożliwia realizację różnych kombinacji połączeń między tymi elementami. Dokonując np. połączenia pompy z przewo­dem zasilającym silnik, przy równoczesnym połączeniu przewodu spływowego ze zbiornikiem, uruchamia się układ z określonym kierunkiem prędkości roboczej. Jeśli układ ma pracować w kierunku przeciwnym, to musi nastąpić zmiana układu połączeń; przewód zasilający staje się spływowym i odwrotnie. Zatrzyma­nie układu wiąże się z koniecznością szczelnego odcięcia silnika od pompy i zbiornika, często z równoczesnym połączeniem ich między sobą.

Rys.70. Budowa i zasada działania rozdzielaczy: A) suwakowego, B) zaworowego,

C) obrotowego, D) symbol graficzny rozdzielacza trójdrogowego, dwupołożeniowego.

Ze względu na konstrukcję rozdzielacze można podzielić na rozdzielacze suwakowe, zaworowe i obrotowe. Budowę i zasadę działania poszcze­gólnych typów rozdzielaczy wyjaśniono za pomocą rys. 70. Rozdzielacz suwakowy (rys. 70 A) wywodzi swą konstrukcję z tzw. pary suwakowej utworzonej przez cylindryczną tuleję i współpracujący

z nią szczelnie dopasowa­ny suwak tłoczkowy. W tulei są wykonane otwory, którymi jest doprowadzany lub odprowadzany czynnik roboczy. Łączenia poszczególnych otworów, zwa­nych drogami, dokonuje się przemieszczając suwak osiowo względem nierucho­mej tulei.

W położeniu I dźwigni sterującej otwory P i A są połączone. Przestawiając dźwignię

w położenie II, uzyskuje się zamknięcie otworu P i połączenie otworów A i Z.

W rozdzielaczu zaworowym (rys.70 B), rozrządu cieczy dokonuje się za pomocą zespołu zaworów wzniosowych, otwierających lub zamykających odpowiednie otwory przelotowe.

W rozdzielaczach obrotowych (rys. 70 C) łączenie poszczególnych dróg odbywa się przez obrót trzpienia, szczelnie dopasowanego w obudowie.

Wszystkie trzy rodzaje rozdzielaczy, przedstawione na rys. 70, są identyczne pod względem funkcjonalnym. Wszystkie mają trzy otwory w obudowie oraz dwa położenia dźwigni, za pomocą której organ sterujący pozwala zestawić takie same układy połączeń. Można je zatem przedstawić za pomocą identycznego symbolu graficznego (rys. 70 D) obrazującego funkcje jakie może spełniać rozdzielacz, niezależnie od jego konstrukcji. Podany na rysunku symbol przedstawia rozdzielacz trójdrogowy, dwupołożeniowy.

Liczba dróg, mówiąca o tym, ile możliwości wyjścia z wnętrza rozdzielacza miałby obserwator w nim się znajdujący, jest podstawą podziału wg możliwości funkcjonalnych

na rozdzielacze dwu- i więcej drogowe. Najprostszy dwudrogowy rozdzielacz spełnia rolę zwykłego zaworu odcinające­go, którego zadanie polega na otwarciu lub przerwaniu połączenia między dwoma przewodami, między którymi jest wbudowany. Liczba dróg rozdzielacza jest oznaczana na symbolu graficznym liczbą przewodów wyprowadzanych

z położenia wyjściowego, w warunkach normalnej eksploatacji układu. Położenie to oznacza się najczęściej przez O lub I. Na rysunkach od 71 do 72 przedstawiono rodzaje rozdzielaczy dwu-, trój- i czterodrożnych.

Rys. 71. Typowe rozdzielacze dwudrożne.

A – obrotowy, B – suwakowy, C – zaworowy,

1 – suwak, 2 – zawór.

Rys.72. Rodzaje rozdzielaczy trójdrożnych

A – rozdzielacz obrotowy, B – rozdzielacz suwakowy, C – rozdzielacz zaworowy,

1 – kurek, 2 – suwak, 3 – grzybki.

Rys. 73. Rodzaje rozdzielaczy czterodrożnych

A – rozdzielacz obrotowy, B – rozdzielacz suwakowy, C – rozdzielacz zaworowy,

1 – kurek, 2 – suwak, 3 – grzybki.

Ze względu na liczbę połączeń rozdzielacze dzielą się także na rozdzielacze dwu- i więcej położeniowe. Zawór odcinający jest zatem rozdziela­czem dwupołożeniowym. Jedno

z położeń odpowiada otwarciu, drugie zaś zamknięciu zaworu. Liczba położeń sterujących rozdzielacza określa symbol graficzny za pomocą odpowiedniej liczby kwadratów. Tak więc np. symbol rozdzielacza trójpołożeniowego będzie się składał z trzech kwadratów. Na każdym kwadracie nanosi się układ połączeń, jaki przy danym położeniu organu sterującego jest realizowany.

Rozdzielacze można także podzielić w zależności od sposobu sterowania na rozdzielacze sterowane silą mięśni (przyciskiem, dźwignią lub pedałem), mechanicznie (popychaczem, sprężyną, krzywką, rolką itp.), elektrycz­nie (elektromagnesem lub silnikiem), płynowo (hydraulicznie lub pneumatycznie) i w sposób złożony, będący kombinacją wymienionych sterowań (elektrohydraulicznie, pneumatyczno-hydraulicznie itp.).

Rozdzielacze obrotowe.

Rozdzielacze obrotowe stosuje się zwykle w układach hydraulicznych o ciśnieniach roboczych do około 10 MPa. Gdy chodzi o konstrukcję, rozdzielacze obroto­we przypominają zwykle kurki – stożkowe  lub walcowe.

Na rysunku 74 pokazano rozdzielacz stożkowy, w którym stożek przekręca się

w korpusie. Stożek jest dociskany do korpusu sprężyną. W niektórych rozdziela­czach obrotowych przestrzeń nad stożkiem jest połączona kanałem wewnętrznym z przewodem ciśnieniowym układu, dzięki czemu napór cieczy roboczej zapewnia dociskanie stożka

do korpusu. Dzięki dociskowi sprężyny i naporowi cieczy luz pomiędzy stożkiem i korpusem prawie się nie zmienia, pomimo ubytków materiału z współpracujących powierzchni w miarę ich wzajemnego ścierania się. Rozdzielacze stożkowe, stawiające duże opory podczas przekręcania kurków i trudne do uszczelnienia, stosowane są tylko

w układach o niskich ciśnieniach roboczych. Istotne zalety rozdzielaczy stożkowych

to prostota konstrukcji i małe rozmiary zewnętrzne.

Rys. 74. Rozdzielacz obrotowy walcowy

1 – korpus, 2 – stożek sterowniczy,

3 – sprężyna.

Rozdzielacze walcowe (rys. 75) są stosowane znacznie szerzej niż stożkowe. W celu

zmniejszenia oporów tarcia rozdzielacze walcowe często zaopatruje się w łożyska

toczne, np. igiełkowe, przy czym zapewnia się stały luz promieniowy między wal­cem

a tulejką, rzędu 4 ... 6 mm. Dzięki tak małym luzom przecieki cieczy roboczej w rozdzielaczu są niewielkie. Materiały na elementy składowe rozdzielacza oraz luzy dobiera się tak, aby ograniczyć do minimum prawdopodobieństwo zaklesz­czania się walca w tulei – np. wskutek przegrzania, zatarcia itp.

Rys. 75. Rozdzielacz obrotowy walcowy.

1 – korpus, 2 – tuleja walca, 3 – walec sterowniczy, 4 – uszczelki, 5 – zapadka kulkowa,

A – zasilanie, B – przelew.

Rozdzielacze zaworowe.

Rozdzielacze zaworowe są stosowane głównie w przypadkach, kiedy wymaga się szczególnie wysokiego stopnia szczelności. Rozdzielacze zaworowe cechuje prak­tycznie całkowita szczelność oraz zwartość budowy i małe rozmiary. Zawory takich rozdzielaczy uruchamiane są ręcznie lub za pośrednictwem różnych urządzeń me­chanicznych

i elektrycznych.

Najprostszym urządzeniem do ręcznego sterowania rozdzielacza zaworowego jest dźwignia (rys. 76). Dość często zamiast dźwigni stosuje się mechanizmy krzywkowe o ruchu obrotowym lub postępowym. Zdalnie uruchamiane rozdzielacze za pomocą popychaczy, linek lub wałków giętkich są rzadko stosowane i tylko na małe od­ległości.

Rys. 76. Rozdzielacze zaworowe o sterowaniu ręcznym.

Szeroko stosowane jest zdalne uruchamianie hydrauliczne i elektryczne rozdziela­czy zaworowych. Zdalne sterowanie hydrauliczne polega na skierowaniu cieczy ro­boczej przez mały rozdzielacz sterowniczy na zewnętrzne powierzchnie tłoka głów­nego (rys.77).

Pompa tłoczy ciecz równolegle do obu rozdzielaczy: głównego i sterowniczego.

W ustawieniu elementów rozdzielacza sterowniczego pokazanym na rysunku 6.2.6.8 (zawór SA otwarty) ciecz pod ciśnieniem powoduje wysunięcie małego tłoka z jego

gniazda, a więc jednoczesne wsunięcie dużego tłoka w jego gniazdo oraz przymu­sowe otwarcie zaworów MA

oraz DA. Dzięki temu przez otwarty zawór DA ciecz dopływa na stronę A

w cylindrze siłownika, powodując wysuwanie tłoczyska. Za­razem ciecz znajdująca się po przeciwnej stronie tłoka wytłaczana jest przez otwarty zawór MA

do zbiornika.

Rys. 77. Schemat rozdzielacza o zdalnym sterowaniu hydraulicznym

Wskutek przestawienia dźwigni rozdzielacza sterowniczego zamyka się zawór SA, a otwiera zawór SB, po czym przepływająca przez niego ciecz powoduje przesu­nięcie małego i dużego tłoka w prawo. Wywołuje to zamknięcie zaworów DA oraz MA z jednoczesnym otwarciem zaworów DB oraz MB, po czym olej dopływa do przestrzeni B cylindra siłownika, co powoduje usuwanie tłoczyska. Ciecz z prze­strzeni A jest wytłaczana przez otwarty zawór DB do zbiornika. Rozdzielacz sterowniczy umieszcza się na stanowisku obsługującego,

a rozdzielacz główny w miejscu najdogodniejszym z uwagi na opory przepływu, długości prze­wodów i łatwość obsługi układu. Przewody łączące rozdzielacz sterowniczy z od­gałęzieniem tłocznym, zbiornikiem i rozdzielaczem głównym mogą mieć małe średnice, ponieważ intensywność przepływu cieczy jest niewielka.

Rozdzielacze suwakowe.

Elementem roboczym rozdzielacza suwakowego jest albo tzw. suwak płaski, poru­szający się w obudowie, albo tzw. suwak cylindryczny o pierścieniowych wytocze­niach (inaczej suwak tłoczkowy), który jest przesuwany osiowo w tulei zaopatrzo­nej w otwory doprowadzenia i odprowadzenia cieczy. Schemat rozdzielacza, o su­waku płaskim w dwóch ustawieniach roboczych pokazano na rysunku 78.

Rys. 78. Schemat rozdzielacza z płaskim suwakiem

1 – korpus, 2 – suwak płaski, 3 – tuleja dociskowa, 4 – sprężyna,

A – zasilanie, B – do urządzenia roboczego,

C – przelew.

Suwak płaski będący elementem rozdzielczym współpracuje ślizgowo z podstawą korpusu,

do której jest dociskany przez sprężynę

za pośrednictwem tulejki oraz dzięki naporowi cieczy roboczej. Przemieszczenie suwaka

z jednego położenia robo­czego w drugie powoduje zmianę kierunku przepływu cieczy   do urządzenia robo­czego, a więc i zmianę kierunku jego działania.

Suwak płaski może być przemieszczany ręcznie lub przez sterownik elektrohydrauliczny.

Na rysunku 79 pokazano sterowanie rozdzielacza suwakowego za pomocą dwu elektromagnesów i dwu kulkowych zaworów, poprzez które zasilane są prze­strzenie zewnętrzne tłoczków sterowniczych. Jeżeli elektromagnesy nie działają, rozdzielczy suwak płaski jest utrzymywany przez tłoczki pierścieniowe w położeniu neutralnym, czyli zaślepia otwory wylotowe.

Tego rodzaju rozdzielacze nadają się do układów hydraulicznych o ciśnieniach

do 30 MPa i pracują zadowalająco w zakresie temperatur od - 60°C do +70°C. Istotne zalety takiego rozdzielacza to stosunkowo mały ciężar własny i duża szyb­kość działania. Suwak przemieszcza się z położenia środkowego w dowolne poło­żenie skrajne w ciągu 0,03 s.

Rys. 79. Schemat rozdzielacza

z suwakiem płaskim o sterowaniu hydro-elektromagnetycznym.

1 – elektromagnes, 2 – zawór kulkowy, 3 – tłoczek pierścieniowy,

...