Управление пневмораспределителями
Внутри пневмосистемы сжатый воздух передаётся следующим путём: на пневматический распределитель подаётся управляющий сигнал. Внизу можно увидеть основные способы и типы управления этим пневмораспределителем.
В любом пневмораспределителе имеются специальные управляющие отверстия. На них подаётся сигнал, благодаря которому заслонка изменяет своё положение. Эти разъёмы обозначают на схемах в виде двузначного цифрового кода. Данный код обозначает условный номер каналов (выходного и входного), которые соединяются с помощью разъёмов.
В качестве примера можно привести схему вверху. 12 – это разъём, на него подан сигнал для того, чтобы разъединить или, наоборот, соединить выходное отверстие (оно обозначено цифрой 2) и входное (цифра 1). 14 – разъём для входного и выходного отверстия под номером 4.
Бистабильные и моностабильные распределители.
Устройства с двумя рабочими позициями можно поделить на бистабильные и моностабильные. Они отличаются друг от друга способом возвращения клапана или золотника в исходное положение.
В моностабильных распределителях сигнал, который приводит их в движение, возникает лишь с одной стороны, обратно же происходит автоматический возврат с помощью пружины. Такого типа распределитель называют также устройством с односторонним управлением.
В двусторонних (т.е. бистабильных) распределителях, управляющий сигнал проходит с обоих сторон. Такие распределители находятся в последнем занятом положении до тех пор, пока пока не будет получен противоположный импульс. Благодаря возможности фиксации в любую позицию из двух допустимых, можно использовать этот аппарат для того, чтобы подавать сжатый воздух в пневмоцилиндр. При этом нужно учесть, что для поддержание рабочего положения возможно только благодаря силе трения. Из-за этого монтаж должен быть только в горизонтальном положении. Это правило, однако, не действует на модели, имеющие «металлическое уплотнение», их конечное положение фиксируют специальные упоры.
У трехпозиционных же распределителей управление двустороннее, но в случае, когда управляющий сигнал отсутствует с обеих сторон, они, с помощью пружин, занимают среднее положение.
Косвенное и прямое управление
Прямое управление – это способ передачи сигнала, когда благодаря усилию, которое приложено к ролику, толкателю или кнопке, происходит движение клапана или золотника.
В случае косвенного управления (он также имеет название пилотного или непрямого) происходит поступление импульса от внешнего устройства на специальный пилотный клапан. Этот клапан, который находится у распределителя в управляющем разъёме, воздействует на золотник благодаря сжатому воздуху.
Способы передачи управляющего сигнала
1. Ручное управление. Благодаря нему оператор, с помощью собственной силы, имеет возможность воздействия на то, чтобы напрямую распределять поток сжатого воздуха. Для того, чтобы устройство с ручным управлением вернулось в исходное положение, может использоваться пружина (педаль, кнопка) или повторное воздействие (рычаг, тумблер, ключ в замке).
2. Механическое управление. Движение у каждого внешнего механизма благодаря нему передаётся в качестве сигнала для того, чтобы сменить положение клапана или золотника. К данным средствам управления можно отнести ролик, ломающийся рычаг, толкатель. Обычно возвращение в исходное положение у этих устройств происходит автоматически с помощью пружины.
3. Пневматическое управление. В данном случае у распределителя, в его управляющее отверстие поступает сжатый воздух. Благодаря этому воздуху либо запускается работа пилотного клапана, либо происходит воздействие непосредственно поршень, связанный с ним, либо на золотник. Для того, чтобы привести золотник в нормальное положение, используется либо подача с противоположной стороны управляющего давления, либо помощь механической пружины. Иногда для обеспечивания повышенной надёжности переключения и стабильных характеристик, используют совместный пружинный и пневматический возврат.
4. Электромагнитное управление. С его помощью электрический сигнал преобразовывается в движение специального металлического якоря. Этот якорь толкает заслонку клапана или золотник. Иногда у таких систем управления есть возможность вручную дублировать сигнал.
Внизу вы можете увидеть, как на схемах обозначаются способы управления пневмораспределителями.
Управление пневмораспределителями: основные типы и способы передачи сигнала
Конструкция любого распределителя предполагает наличие специальных управляющих отверстий, на которые подается сигнал, приводящий к изменению положения заслонки. На схемах такие разъемы обычно обозначаются двузначным цифровым кодом, обозначающим условный номер входного и выходного канала, которые они соединяют.
Моностабильные и бистабильные распределители
По способу возвращения золотника или клапана в исходное положение все устройства, имеющие две рабочие позиции, подразделяются на моностабильные и бистабильные.
Моностабильные распределители иначе называют устройствами с односторонним управлением, поскольку сигнал, приводящий их в движение, приходит только с одной стороны, а обратно они возвращаются автоматически при помощи пружины.
Бистабильные (двусторонние) распределители получают управляющий сигнал с двух сторон и остаются в последнем занятом положении до того момента, пока не получат противоположный импульс. Возможность фиксации в любой из двух допустимых позиций позволяет использовать распределители данного типа для подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр. Однако необходимо учитывать, что поддержание рабочего положения такого распределителя происходит только за счет силы трения и поэтому он требует монтажа в строго горизонтальном положении. Исключение составляют только модели с «металлическим уплотнением», конечные положения которых фиксируются при помощи специальных упоров.
Трехпозиционные распределители имеют двухстороннее управление, но при отсутствии с обеих сторон управляющего сигнала занимают среднее положение при помощи пружин.
Прямое и косвенное управление
Прямым управлением называют такой способ передачи сигнала, когда усилие, приложенное к кнопке, ролику или толкателю вызывает движение золотника или клапана.
При косвенном способе управления (иногда его еще называют непрямым или пилотным управлением) импульс от внешнего устройства поступает на специальный пилотный клапан, который расположен в управляющем разъеме распределителя, и который при помощи сжатого воздуха воздействует на золотник.
Способ передачи управляющего сигнала
Ручное управление позволяет оператору воздействовать на распределение потока сжатого воздуха напрямую, приложив собственную силу. В исходное положение устройства ручного управления могут возвращаться либо повторным воздействием (тумблер, рычаг, ключ в замке), либо при помощи пружины (кнопка, педаль).
Механическое управление позволяет передать движение любого внешнего механизма в качестве сигнала для смены положения золотника или клапана. К механическим средствам управления относятся толкатель, ролик и ломающийся рычаг. Данные устройства обычно возвращаются в исходное положение автоматически, при помощи пружины.
Пневматическое управление подразумевает поступление в управляющее отверстие распределителя сжатого воздуха, который воздействует либо непосредственно на золотник или связанный с ним поршень, либо запускает работу пилотного клапана. В нормальное положение золотник приводится либо при помощи механической пружины, либо подачей управляющего давления с противоположной стороны. В некоторых случаях используется совместный пружинный и пневматический возврат, что обеспечивает более стабильные характеристики и повышенную надежность переключения.
Электромагнитное управление позволяет преобразовывать электрический сигнал в движение специального металлического якоря, который толкает золотник или заслонку клапана. В некоторых случаях такие системы управления имеют возможность ручного дублирования сигнала.
Переключая распределитель можно менять соединение гидравлических линий, направляя рабочую жидкость к выбранным гидравлическим агрегатам.
Типы гидрораспределителей
В зависимости от типа запорно-регулирующего элемента различают клапанные и золотниковые распределители.
Золотниковые распределители
Клапанные распределители обеспечивают лучшую герметичность, они способны работать при большем давлении чем золотниковые.
Распределители с золотником более компактны, они позволяют обеспечить плавное перекрытие рабочих окон, что важно при наличии больших инерционных масс.
Рассмотрим подробнее устройство, характеристики и принцип работы золотниковых распределителей, получивших широкое распространение.
Число положений гидравлического распределителя
Количество вариантов вариантов соединения гидролиний распределителем называют числом положении. Наибольшее распространение получили двух- и трехпозиционые распределители.
Нейтральным называют положение, при котором золотник устанавливается в неактивном состоянии под воздействие посоятнно действующих сил (например усилия пружины).
Количество подводимых линий
Распределители могут различаться по количеству подводимых линий, наиболее часто применяются четырех линейные гидрораспределители, к ним подводится 4 линии:
Устройство и принцип работы гидрораспределителя
Рассмотрим устройство четырехлиненйного трехпозиционного распределителя, запертого в нейтральном положении.
Принцип работы гидравлического распределителя 44 схемы продемонстрирован на видео.
В корпусе распределителя выполнены каналы для подвода жидкости. Золотник устанавливается в отверстие, расточенное в корпусе.
В нейтральном положении золотник удерживается с помощью пружин, в этот момент он запирает линию Р. При наличии управляющего сигнала, электромагнит 1 переместит золотник вправо. В этом положении золотник соединит каналы p и a, t и b. При отсутствии управляющего сигнала, пружины вернут золотник в нейтральное положение. При наличии электрического сигнала на электромагните 2 золотник переместится влево, соединяя каналы p и b, t и a.
| Переместить золотник влево | Переместить золотник в нейтральное положение | Переместить золотник вправо |
Способы управления гидравлическими распределителями
Обозначения гидравлических распределителей
В обозначении распределителя через дробь указывается количество основных линий, подводимых к распределителю, и позиции. Например четырехлинейный трехпозиционный распределитель будет обозначаться 4/3. Также в обозначении распределителя указывается номер схемы (см. таблицу ниже).
Гидравлическая схема распределителя
На гидравлической схеме гидравлический распределитель обозначается рядом прямоугольников, каждый из которых обозначает отдельную позицию распределителя. 
В каждом прямоугольнике линиями показано какие каналы соединит распределитель в данном положении.
Подробнее узнать том как читать гидросхемы с распределителем можно узнать в статье как читать гидравлические схемы.
Согласно ГОСТ 24679-81 выпускаются следующие схемы гидравлических распределителей.
Распределители 64, 44, 574, 34 схемы являются одними из самых распространенных. Распределитель 64 схемы в нейтральном положении позволяет разгрузить насосную станцию, отправляя рабочую жидкость на слив.
Основные исполнения распределителей по гидросхеме
Используя данные, представленные в таблице, можно сделать вывод о соответствии схем распределителей:
Пневмораспределители
Типы пневмораспределителей
В зависимости от конструктивных и эксплуатационных параметров различают несколько типов пневмораспределителей.
По конструкции запорно-регулирующего элемента:
Наибольшее распространение получили распределители с цилиндрическим золотником.
По числу положений:
По количеству стабильных состояний:
По нормальному состоянию:
По типу управления:
Устройство и обозначение пневмораспределей
Основными элементами конструкции золотникового пневмораспределителя являются корпус, в котором выполнены каналы и золотник, установленный в корпусе. На золотнике выполнены шейки, позволяющие соединять выбранные каналы между собой.
Перемещаясь в корпусе, золотник изменяет схему соединения каналов пневмораспределителя.
В зависимости от числа подводимых к распределителю линий (или отводимых от него) различают двух-, трех-, четырех-, пятилинейные пневмораспределители.
По числу положений золотника, то есть по количеству вариантов коммутации линий, различают двух-, и трехпозиционные пневмораспределители.
Количество позиций указывает в обозначении пневмораспределителя, через дробь, дефис или пробел. Например обозначение 5 2 означает, что пневмораспределитель пятилинейный двухпозиционный.
| Переместить золотник распределителя влево | Переместить золотник распределителя вправо |
Принцип работы золотниковых пневмораспределителей
Рассмотрим основные схемы пневмораспределителей, попробуем разобраться, как они работают и для чего предназначены.
Пнемораcпределитель 2 2 с ручным управлением
Принципиальная схема двухлинейного двухпозиционного распределителя, показана на рисунке.
Пнемораспределитель схемы 2 2 позволяет при необходимости перекрыть линию, его можно использовать для отсечения части пневмосхемы или отдельных исполнительных элементов, например, пневмомотров.
Пнемораспределитель 3 2 с механическим управлением
Для управления пневмоцилиндром одностороннего действия удобно использовать трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель.
Широкое распространение получили, пневмораспределители 3/2 с роликовым толкателем. Они позволяют подать пневматический сигнал, при прохождении штока цилиндра через контрольную точку.
При отсутствии входного сигнала золотник рассматриваемого пневмораспределетиля возвращается в исходное положение, то есть у него есть только одно стабильное состояние, поэтому его называют моностабильным.
Пнеморасределитель 4 2 с пневмоуправлением
Для управления двухпозиционным распределителем трех линий недостаточно, так как необходимо два выхода, для подачи воздуха в поршневую и штоковую полость пневмоцилиндра.
Схема пневмораспределителя 4 2 показана на рисунке.
Линии сброса воздуха в пневмораспределителе 4 2 объединены в один канал, на выходе которого, как правило, устанавливают глушитель.
Существуют пневмораспределители 4-2 и с другими типами управления, например с электроуправлением.
Пнемораспределитель 5 2 с электромагнитным управлением
В пневматическом распределителе, в отличие от гидравлического слива не нужна, сжатый воздух можно сбрасывать в атмосферу. По этой причине вместо схемы 4 2 в пневматике чаще используют схему 5 2, в которой имеются две раздельные линии для сброса сжатого воздуха.
В рассматриваемом примере управление осуществляется с помощью электромагнитов.
При исчезновении входного сигнала золотник не меняет положение. Получается, что при отсутствии сигнала золотник пневморасределителя может находится в либо в левом в правом положении, поэтому его называют бистабильным.
Пнемораcпределитель 5 3
Распределитель схемы 5 2 не позволяет остановить пневмоцилиндр в промежуточном положении. Если добавить еще одну позицию золотника, в которой он перекроет линию давления и линии, соединенные с полостями пневмоцилиндра, то шток цилиндра можно будет остановить в нужной позиции.
Получается, что для этих целей необходим пневмораспределитель 5 3, схема которого показана на рисунке.
В левом положении золотник соединяет канал Р (давление) с выходом А, выход В с атмосферой R. В центральном положении линии Р, А, В заперты. В правом положении золотник соединяет канал Р с выходом В, выход А с атмосферой R.
Центрирование золотника осуществляется с помощью пружин.
Характеристики пневмораспределителя
Выбор пневмораспределителя должен основываться на его характеристиках. Рассмотрим основные параметры, которые следует учитывать при подборе пневматического распределителя.
Чем больше присоединительный и условный диаметры пневмораспределителя тем больший расход сможет пропустить через себя распределитель при заданном значении потреь давления.
Таблица с рекомендациями по подбору пневмораспределителей для управления цилиндрами различных диаметров представлены в таблице.
Системы гидроуправления распределителями
Широкое применение для гидрораспределителей высоких расходов нашли двухкаскадные системы гидравлического управления.
Основным элементом этой системы является блок дистанционного гидравлического управления, представляющий собой гидроусилитель, предназначенный для дистанционного (до 20 м) управления перемещением золотников пропорционально перемещению рукоятки блока. Такие блоки также широко применяются для пропорционального управления регулятора насоса переменной подачи и др.
Блок гидравлического управления выполнен в виде регулятора давления, работающего по принципу регулируемого редукционного клапана с давлением на выходе, определяемом положением рукоятки блока.
При незначительном перемещении вниз одного золотника в системе управления создается давление, достаточное для преодоления усилия пружины, центрирующей золотник гидрораспределителя. Чтобы обеспечить дальнейшее перемещение золотника гидрораспределителя, необходимо значительно увеличить давление, для этого наклоняют рукоятку и перемещают плунжер вниз на большее расстояние. Регулировочная пружина блока управления рассчитана таким образом, что в конце диапазона точного регулирования золотника гидрораспределителя плунжер блока управления упирается в нажимной золотник. При дальнейшем нажатии на плунжер блока управления действует полное давление управления и золотник гидрораспределителя полностью проходит оставшийся участок хода. Такой принцип действия гидравлического управления позволяет преодолеть скачкообразный характер изменения усилия, необходимого для перемещения золотника гидрораспределителя, и расширить диапазон точного управления.
Золотник гидрораспределителя занимает положение, соответствующее давлению в линии управления. Таким образом достигается однозначная связь между положением рукоятки блока управления и положением золотника гидрораспределителя.
Полный ход золотника гидрораспределителя делится на три фазы: перекрытие, регулирование расхода (с помощью осевых регулировочных пазов) и полное открытие.
Фаза регулирования расхода занимает около одной трети полного хода золотника. Следовательно, при ручном управлении (без учета возможных зазоров в шарнирах рукоятки) около 70 % составляет «мертвый» ход.
Характеристика пружин золотников блока управления и тарированной пружины золотника гидрораспределителя выбраны таким образом, что точное регулирование хода золотника гидрораспределителя достигается только в фазе регулирования расхода. Доля фаз перекрытия и полного открытия («мертвый» ход) составляет лишь 37 % хода рукоятки блока управления, а на фазу регулирования приходится 63 % хода рукоятки.
На рис. 9 приведена зависимость давления управления от перемещения золотника блока управления и золотника гидрораспределителя с условным проходом dy = 32 мм.
После очень малого хода золотника в блоке управления, давление в линии управления и усилие на рукоятке ступенчато увеличиваются. Такое увеличение усилия на рукоятке в начале и в конце фазы регулирования является дополнительным сигналом для машиниста, позволяющим ему хорошо «чувствовать» управление.
Блок управления основного типа с центральной рукояткой (рис. 10) имеет четыре золотника и предназначен для дистанционного управления двумя золотниками гидрораспределителя.
Возможно управление золотниками разных гидрораспределителей. Шарнирное крепление рукоятки блока позволяет управлять одним из четырех плунжеров или одновременно двумя плунжерами. При этом включается соответственно один или два золотника гидрораспределителя.
Все остальные типы блоков гидроуправления имеют аналогичную конструкцию корпуса и различаются способами крепления рукояток или педалей. В корпусе блока гидроуправления с педалями или с одной боковой рукояткой обрабатывают отверстия только для двух плунжеров, управляющих одним золотником гидрораспределителя.
В блоке управления с одной или двумя боковыми рукоятками (рис. 11) плунжеры и золотники перемещаются с помощью сегмента, жестко связанного с рукояткой управления. При повороте рукоятки обеспечивается управление только одним золотником. В сегменте сделаны три прорези, позволяющие фиксировать рукоятку управления в трех положениях. В блоках гидроуправления с пружинным возвратом фиксаторы не устанавливаются. Рукоятки возвращаются в исходное положение поддействием возвратных плунжеров.
Блок гидроуправления с двумя независимыми педалями показан на рис. 12-6. Плунжер перемещается с помощью педали, а возвращается в исходное положение пружиной.
Система гидроуправления распределителями может работать при подключении к ней блока питания с пневмогидравлическим аккумулятором.
Это устройство предназначено для создания давления в гидролинии управления золотниками гидрораспределителей. Применение аккумуляторных блоков питания исключает необходимость установки специального насоса с элементами его привода, предохранительного клапана, всасывающих и напорных трубопроводов. В этом случае питание системы гидроуправления осуществляется от напорных гидролиний основного насоса.
Блок питания присоединяют к напорному трубопроводу насоса, а при установке сдвоенных насосов к обоим напорным трубопроводам. Блок питания состоит из логического гидроклапана «ИЛИ», редукционного, предохранительного, обратного клапанов; пневмогидроаккумулятора, в котором аккумулирование и возврат энергии происходит за счет сжатия и расширения газа. Гидроклапан «ИЛИ» пропускает поток рабочей жидкости при наличии давления в одной из подводящих гидролиний с одновременным запиранием другой подводящей гидролинии.
В начальный период золотники гидрораспределителей переключаются за счет разрядки пневмогидроаккумулятора. Пневмогидроаккумулятор заряжается через редукционный клапан при возникновении давления в напорной гидролинии одного из насосов. Максимальное давление настройки редукционного клапана составляет 3 МПа, давление настройки предохранительного клапана 4 МПа. Давление в пневмогидроаккумуляторе должно быть не более 1,2 МПа.
Сливные гидролинии блоков питания и гидроуправления не должны соединяться с напорными гидролиниями, так как давление в сливной гидролинии не должно превышать 0,08 МПа. Давление в напорной гидролинии должно быть не менее 0,6 МПа. Для зарядки пневмогидроаккумулятора необходимо запустить двигатель, в течение непродолжительного времени повысить его частоту вращения до максимального значения и одновременно включить один из гидроцилиндров, например подъема стрелы, чтобы давление в напорной гидролинии составляло не менее 3 МПа. После зарядки пневмогидроаккумулятора до 3 МПа редукционный клапан отключает блок питания от напорной гидролинии. В случае отказа редукционного клапана предохранительный клапан ограничивает давление управления (максимальное значение 4 МПа).
Наша группа в Telegram
Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!
