Гидравлические приводы и их сборка.

Устройство и назначение гидравлического привода.

Гидравли­ческий привод представляет собой совокупность источника энер­гии, в качестве которого используется гидравлический насос, и гидравлического двигателя — устройства для преобразования энергии движущейся жидкости в механическую энергию, обеспе­чивающую перемещение рабочего органа механизма. Жидкость в системе циркулирует по трубопроводам, соединяющим отдельные элементы гидравлического привода.

Входящие в систему гидравлического привода элементы долж­ны обеспечивать заданное давление в системе, контролировать количество жидкости, распределять жидкость внутри системы в соответствии с заданным технологическим циклом. В системе должно быть предусмотрено специальное устройство для хране­ния и отстаивания гидравлической жидкости в целях осаждения попавших в гидравлическую систему твердых частиц, а также фильтрации — очистки жидкости от твердых включений, которые не удается удалить осаждением. Для обеспечения герметизации и предупреждения утечки масла все элементы гидравлического привода в процессе сборки должны уплотняться.

Рабочей жидкостью для системы гидравлического привода слу­жат минеральные масла, из которых наиболее часто применяют индустриальные — И-12; -20 и -30.

По конструктивному исполнению различают гидравлические приводы с открытым и закрытым потоком циркулирующего масла (открытого и закрытого типа). В гидравлической системе открыто­го типа масло, выполнив необходимую работу, поступает в резер­вуар, откуда вновь нагнетается насосом в гидравлическую систему, повторяя цикл работы, и вновь сливается в резервуар и т.д. Такая конструкция значительно проще, чем конструкция закрыто­го типа, которая в связи со сложностью в данной статье не рас­сматривается.

Для монтажа гидравлическую систему изображают в виде ги­дравлических схем, на которых условными графическими изобра­жениями показаны ее элементы. В конструкторской документации встречаются два вида гидравлических схем: принципиальная и функциональная. Условные графические изображения элементов гидравлического привода на этих схемах различны. Функциональ­ная гидравлическая схема (рис. 1, а) показывает функциональ­ное назначение элементов гидравлической системы, не расшиф­ровывая их устройства. Принципиальная гидравлическая схема (рис. 1, б) характеризуется более подробным обозначением устройства элементов гидравлической системы (помимо условных обозначений на принципиальной схеме часто указывают техниче­ские данные элементов гидравлической системы).

Функциональная и принципиальная гидравлические схемы, изображенные на рис.1, относятся к гидравлическому приводу, обеспечивающему возвратно-поступательное движение рабочего органа. Работа такого гидравлического привода осуществляется по следующей схеме. Масло из бака 4 через сетчатый фильтр 7 нагне­тается в гидравлическую систему насосом 8. Для обеспечения заданного давления и предохранения от перегрузок на нагнетатель­ной магистрали насоса 8 устанавливают предохранительный кла­пан 9, который открывается и обеспечивает слив масла в бак 4 в тех случаях, когда давление подаваемого насосом 8 масла превы­сит допускаемое. Клапан 9 остается открытым до тех пор, пока давление масла в нагнетательной магистрали гидравлической си­стемы не будет соответствовать заданному. Очистка масла, посту­пающего от насоса 8 к исполнительному механизму — силовому цилиндру 3, осуществляется пластинчатым фильтром 6. Количе­ство масла, подаваемого к силовому цилиндру 3, регулируется дросселем 5 (при полностью открытом дросселе поршень силового цилиндра неподвижен, а масло сливается в гидравлический бак; при полностью закрытом дросселе весь поток масла направляется к силовому цилиндру и скорость перемещения его поршня при этом максимальна),

Второй поток масла от насоса 8 направляется к силовому ци­линдру 3, проходя при этом через двухпозиционный золотник 10. Направление потока жидкости в верхнюю или в нижнюю полость силового цилиндра обеспечивается переключением двухпозици­онного крана 2.

Напорный золотник 1 обеспечивает предупреждение самопро­извольного опускания поршня силового цилиндра. Напорный зо­лотник срабатывает в тех случаях, когда давление масла в нижней полости цилиндра превысит давление, на которое золотник отре­гулирован. Масло в этом случае будет поступать из нижней поло­сти силового цилиндра в гидравлический бак.

Гидравлические приводы могут быть использованы не только для осуществления возвратно-поступательного, но и вращательно­го движения. Схемы их практически одинаковы. Различие состоит лишь в том, что в гидравлическом приводе вращательного движе­ния место силового цилиндра занимает гидравлический мотор.

Элементы гидравлического привода и их сборка.

К основным элементам гидравлического привода относятся резервуары, филь­тры, насосы, гидравлические (силовые) цилиндры, гидравлические моторы, регулирующая и распределительная аппаратура.

Резервуары — емкости в полостях корпусных деталей оборудо­вания или специальные гидравлические баки для сбора и хранения гидравлической жидкости. Использование в качестве резервуаров для гидравлической жидкости полостей в корпусных деталях дает возможность компактно разместить гидравлическое оборудование и облегчает сбор гидравлической жидкости, появляющейся в ре­зультате утечки. Обычно объем резервуара должен обеспечить раз­мещение гидравлической жидкости, подаваемой насосом в течение 3 мин. Следует иметь в виду, что чем больше объем резервуара, тем лучше осуществляется отстой жидкости и ее охлаждение.

Баки для гидравлической жидкости имеют, как правило, свар­ную конструкцию (рис. 2, а) и изготавливаются из листовой ста­ли. В корпусе 1 бака выполняют перегородки, которые увеличива­ют длину хода жидкости при ее перемещении от сливного патруб­ка 4 к всасывающему патрубку 2, что обеспечивает улучшение отложения твердых включений, попадающих в гидравлическую жидкость в результате изнашивания элементов гидравлического привода. Для обеспечения нормального давления внутри гидрав­лического бака в крышку его корпуса устанавливают клапан 3, ко­торый открывается в тех случаях, когда давление внутри бака ста­нет ниже атмосферного. Для обеспечения нормальной работы гидравлической системы следует сливной и нагнетательный патрубки устанавливать в корпусе гидравлического бака так, чтобы они не доходили до дна на определенную величину зависящую от их диа­метра. Контроль уровня гидравлической жидкости в баке осущест­вляется через специальное отверстие 5, закрываемое пробкой.

Если по условиям эксплуатации гидравлического привода необ­ходима более тщательная очистка масла, то на сливной патрубок устанавливают специальное устройство — сапун (рис. 2, б), кото­рое обеспечивает отстой и фильтрацию гидравлической жидкости перед ее поступлением в бак.

Фильтры — фильтрующие элементы, которые обеспечивают очистку гидравлической жидкости. Установка фильтров может производиться как в нагнетательной, так и в сливной магистрали. В ряде случаев в системе гидравлического привода возможна уста­новка нескольких фильтров как последовательно, так и параллель­но. В первом случае поток гидравлической жидкости проходит по­следовательно через все установленные фильтры, а во втором — через каждый фильтр проходит только часть гидравлической жидкости, циркулирующей в системе.

Для очистки масла в гидравлической системе применяют филь­тры различной конструкции: щелевые, пластинчатые и сетчатые. Поскольку засорение фильтров приводит к повышению давления в гидравлической системе, необходимо одновременно с ними уста­навливать специальные предохранительные клапаны, обеспечи­вающие слив масла в бак, минуя фильтр.

Наиболее надежную очистку гидравлической жидкости обеспе­чивают пластинчатые фильтры (рис. 3). Сборку фильтра начина­ют с установки в крышку 5 опорной шайбы 13, в отверстие кото­рой вводят ось 1 блока фильтрующих элементов (дисков) 7 и 8. Затем в отверстие крышки 5 и на ось 1 блока фильтрующих эле­ментов устанавливают уплотняющее кольцо 4, закрепляя его нажимной гайкой 3. После этого приступают к сборке блока филь­трующих элементов: в крышке устанавливают стяжки 6, на стяж­ки и ось 1 надевают фильтрующие элементы 7 и 8 и нажимной диск 11, закрепляя собранный комплект гайкой 9. Далее в отвер­стие оси 1 устанавливают рукоятку 2 и, вращая рукоятку, затяги­вают блок фильтрующих элементов.

Заканчивают сборку, ввертывая крышку в резьбовое отверстие корпуса фильтра (перед ввертыванием крышки следует пропитать маслом собранный пакет фильтрующих пластин), предварительно установив прокладку, и закрывают сливное отверстие корпуса 12 пробкой 10. Собранный фильтр проверяют на герметичность.

Насосы — главный элемент гидравлической системы. В гидрав­лической системе насосы создают необходимое давление. Работа насоса характеризуется подачей, напором, потребляемой мощно­стью и высотой всасывания.

Подача — объемное количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени (м³/ч, м³/с, л/с).

Напор — максимальная высота, на которую может подняться жидкость над поверхностью отсчета под действием статического давления, разности высот и др.

Потребляемая мощность всегда больше полезной, так как часть мощности расходуется на работу по перемещению частей насоса.

Коэффициент полезного действия — это отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом.

Высота всасывания для насосов гидравлических систем обычно составляет 5…6 м.

К сборке насосов независимо от их конструкции предъявляют единые требования:

• детали, поступающие на сборку, должны быть промыты в бензине или в керосине и обдуты сжатым воздухом;
• сборка осуществляется подбором по фактическим раз­мерам деталей, что позволяет максимально сократить пригоночные работы;
• фактические размеры деталей должны быть указаны в, паспортах обмера, что позволяет производить сборку с заданными параметрами.

Сборка должна обеспечить оптимальные зазоры, которые га­рантируют нормальную работу насосов. Особое внимание в ходе сборки следует обратить на монтаж подшипниковых узлов.

В зависимости от принципа действия насосы подразделяют на объемные (поршневые, шестеренные, лопастные, винтовые) и центробежные.

Поршневые насосы (рис. 4), применяемые в гидравлических системах, отличаются друг от друга числом поршней, а следова­тельно, подачей и развиваемым давлением.

Горизонтальный поршневой трехплунжерный насос состоит из части низкого давления А, переключающего золотника Б, части высокого давления В и клапанной коробки Г.

Часть низкого давления образована двумя зубчатыми колеса­ми 7, одно из которых установлено на оси 8, соединенной с колен­чатым валом 9 поршневой группы. Эта часть, поставляющая боль­шое количество масла, обеспечивает холостой ход поршня.

Часть высокого давления состоит из трех поршней и служит для создания давления в гидравлической системе. Поршни 1 уплотнены чугунными пробками 2 в корпусе 3 насоса. Чугунные крейцкопфы 4 с помощью стальных пальцев 6 соединяют с ша­тунами 5. Примыкающая к корпусу клапанная коробка обеспечивает подачу масла к выходу из насоса в заданной последова­тельности.

При сборке поршневого насоса особое внимание следует обра­тить на пригонку сопрягаемых деталей. Особенно высокие требо­вания предъявляют к притирке поршней к цилиндрам. Поршни должны входить в цилиндр легко (без качки) и плотно, т.е. таким образом, чтобы они не могли опускаться в цилиндре под действи­ем силы тяжести. Овальность и конусность поршней не должна превышать 0,0005 мм, а цилиндров — 0,01 мм. Поршни и цилин­дры насосов не взаимозаменяемы, поэтому при сборке их клеймят, чтобы в дальнейшем не перепутать. Всасывающие и нагнетатель­ные клапаны насоса должны быть качественно притерты к своим гнездам. Таким образом, основой работ, выполняемых слесарем-сборщиком при сборке поршневой части насоса, являются приго­ночные работы.

Шестеренные насосы (рис. 5) могут быть низкого и высокого давления. Шестеренные насосы низкого давления применяют в смазочных системах и системах охлаждения, а высокого — в ги­дравлических приводах. Давление, создаваемое насосами этого типа, может достигать 120 МПа.

Конструкция шестеренных насосов достаточно проста. Насосы состоят из одной или из двух пар зубчатых колес 3 и 12, которые устанавливают на валах 6 и 9. При вращении зубчатых колес мас­ло из всасывающей полости, попадая между зубьями колес и стен­ками корпуса, поступает в нагнетательную полость. Находящиеся в зацеплении зубья препятствуют возвращению масла в полость всасывания. В сопряжениях деталей насоса зазоры должны быть минимальными во избежание утечки масла. Особенно важно выдержать в заданных техническими условиями пределах зазоры между корпусом и зубьями зубчатых колес.

Сборка шестеренного насоса начинается с контроля соответ­ствия геометрических размеров и формы посадочных мест во вкладышах 10 и 14, а также наружных колец подшипников 1, 4, 11 и 15 требованиям чертежа, после чего производится запрессовка колец во вкладыши. Затем приступают к контролю соответствия геометрических размеров и формы посадочных мест на валах 6 и 9, а также отверстий зубчатых колес 3 и 12 требованиям чертежа. После проверки геометрических размеров и формы на валы уста­навливают шпонки и зубчатые колеса, после чего на валы напрес­совывают внутренние кольца игольчатых подшипников, проверив предварительно геометрические размеры и форму посадочных мест требованиям чертежа. Далее осуществляют сборку подшиппиковых узлов с игольчатыми подшипниками и собранный узел устанавливают в корпус 2. В заключении корпус 2 закрывают крышками 5 и 16, предварительно установив между корпусом и крышками прокладки, а в крышку 5 — уплотнительную манжету 8. Крышки закрепляют на корпусе винтами и проверяют плавность вращения зубчатых колес. Подачу и КПД насоса проверяют на спе­циальном стенде (процесс испытания насосов будет описан далее).

Лопастные насосы (рис. 6) предназначены для создания дав­ления 3…7 МПа. Лопастный насос, служащий для нагнетания мас­ла в гидравлическую систему станка, представляет собой чугун­ный корпус 9 с крышкой 6. В корпусе установлен стальной зака­ленный втулка-статор 7, имеющий профилированную поверхность, по которой могут скользить лопасти 13. Ротор 3 установлен на шлицевом валу 11, свободно вращающемся в шариковых подшип­никах. К торцам втулки-статора 7 и ротора 3 прижаты распредели­тельные диски 5 и 8, в которых имеются всасывающие 12 и нагне­тательные 14 окна (по два окна в каждом диске). При вращении ротора 3 лопасти 13 за счет центробежных сил прижимаются к поверхности втулки-статора 7. За один оборот ротора осуществляет­ся два цикла всасывания, поэтому лопастные насосы называют на­сосами двойного действия. Во избежание утечки масла между кор­пусом 9 и крышкой 6 устанавливают уплотнительное кольцо 2. Вал насоса уплотняют манжетами из маслостойкой резины или фетро­выми уплотнениями.

Сборка лопастных насосов отличается высокой сложностью. Начинают сборку с контроля соответствия геометрических разме­ров и формы посадочных мест в корпусе 9 распределительного диска 8 и втулки-статора 7 требованиям чертежа и устанавливают их в отверстии корпуса. После установки статора в корпус переходят к сборке ротора. В начале проверяют соответствие геоме­трических размеров и формы посадочных мест требованиям чер­тежа и устанавливают на валу ротора шпонку и правый подшип­ник. Собранный таким образом вал ротора устанавливают в корпус и надевают на него ротор 3, вводя его одновременно в отверстие распределительного диска 8. Затем в пазах ротора устанавливают лопасти 13, предварительно пригнав их по размерам паза. После сборки ротора в корпусе устанавливают второй распределитель­ный диск 5 с втулкой и напрессовывают на вал ротора левый под­шипник. Заканчивают сборку установкой крышек с прокладками и их закреплением винтами. В левую крышку ввертывают штуцер, а на валу ротора устанавливают шпонку. Качество сборки прове­ряют, проворачивая вал ротора от руки. Вал должен вращаться легко и плавно.

Винтовые насосы (рис. 7) часто применяют вместо шесте­ренных, благодаря тому, что они имеют ряд достоинств: неболь­шие габаритные размеры и масса; способность нагнетать жидкости, диапазон вязкости которых достаточно широк; большая частота вращения, что позволяет соединять насос напрямую с высокоскоростными двигателями; простота конструкции, не требующая вы­сокой квалификации при сборке.

Роль рабочего органа в этих насосах выполняет ротор 5 с витка­ми, образующими винтовую линию (роторов может быть несколь­ко). Насос, изображенный на рис. 7, имеет три ротора, причем один из них (5) является ведущим, а два других (3 и 9) — ведомы­ми. Винтовые роторы — двухзаходные, с циклоидным профилем. По торцевым поверхностям ротора расположены камеры всасыва­ния 4 и нагнетания 10. Цилиндрическая часть каждого ротора плотно охватывается корпусом 7 насоса.

Рабочая жидкость, находящаяся во всасывающей камере насоса, поступает в винтовую впадину ротора, которая при вращении пере­крывается витками двух других роторов, проталкивая жидкость в на­порную камеру. В напорной камере впадина размыкается и жидкость проталкивается в напорную магистраль гидравлической системы.

Винтовой насос надежно работает в том случае, если полностью устранена возможность перетекания гидравлической жидкости из нагнетательной камеры во всасывающую. Это условие обеспечи­вается герметичным уплотнением винтовых впадин при зацепле­нии витков роторов и пригонкой витков по их наружной поверх­ности к обойме 2 роторов.

Сборку винтового насоса начинают с монтажа опоры ротора 5, для чего в отверстие корпуса последовательно устанавливают опорную втулку 8, сальниковое уплотнение и нажимную гайку 6, закрепляя ее винтами предварительно. После монтажа опоры ро­тора 5 в корпус устанавливают обойму 2 роторов и ведомые рото­ры 3 и 9. Заканчивают сборку, закрепляя на корпусе 7 крышку 1, предварительно установив на ней разгрузочные поршни 11, 12 и 13. После сборки насоса регулируют плавность хода роторов, под­тягивая винты крепления нажимной втулки 6.

Силовые гидравлические цилиндры обеспечивают преобразо­вание энергии потока жидкости в механическую энергию возврат­но-поступательного движения выходного звена механизма и свя­занных с ним исполнительных органов оборудования. Различают гидравлические цилиндры поршневые и плунжерные с одним или с двумя штоками. Поршневые гидравлические цилиндры изготавливают в двух исполнениях: с неподвижным поршнем и переме­щающимся цилиндром и с неподвижным цилиндром и перемеща­ющимся поршнем.

Простые гидравлические цилиндры имеют два штока, вслед­ствие чего обеспечивают одинаковую скорость прямого и обрат­ного хода.

В дифференциальных гидравлических цилиндрах, имеющих только один шток, скорости перемещения поршней при прямом и обратном ходе неодинаковы, так как в разных полостях цилиндра площади торцевых поверхностей поршня различны.

Дифференциальный силовой гидравлический цилиндр (рис. 8) состоит из гильзы 10, внутри которой перемещается уплотненный резиновыми кольцами поршень 6, укрепленный на штоке 5 при помощи гайки 9. Гильза 10 с двух сторон закрывается крышками 3 и 8, соединенными шпильками 13 с фланцами 4 и 7, установленны­ми на шпонках 11. Одна из крышек имеет отверстие для штока, в которое запрессована втулка 14. Герметичность соединения гиль­зы с крышками обеспечивается уплотнительными кольцами 12. Крышка 3 дополнительно герметизируется по отверстию для што­ка с помощью сальникового уплотнения 1. В обеих крышках име­ются штуцеры 2 для подвода и отвода гидравлической жидкости.

Силовой гидравлический цилиндр состоит из двух сборочных единиц: корпуса и поршня в сборе. Предварительно собирают поршень и корпус, а затем осуществляют общую сборку силового гидравлического цилиндра.

Сборку поршня (рис. 9) начинают с контроля соответствия геометрических размеров и формы посадочных мест поршня 1 и штока 2 требованиям чертежа, после чего на штоке возле буртика устанавливают медное кольцо 3, исключающее прилипание порш­ня к штоку, и напрессовывают поршень на цилиндрическую шей­ку штока (рис. 9, а).

При установке поршня 1 на коническую шейку штока 2 (рис. 9, б) необходимо притереть поверхности контакта так, чтобы площадь контакта составляла не менее 75% поверхности конуса. Поршень на штоке можно установить и навинчиванием (рис. 9, в) свободно, но без качки. В этом случае после навинчивания порш­ня 1 на штоке 2 следует просверлить отверстие под стопорный винт 5 и нарезать в нем резьбу.

После установки поршня на штоке его проверяют на радиаль­ное биение, которое не должно превышать 0,02 мм на 100 мм диа­метра поршня. После сборки поршня со штоком на нем устанавли­вают уплотняющие манжеты, используя специальное приспособ­ление (рис. 9, г).

Сборку силового цилиндра начинают с контроля соответствия геометрических размеров и формы посадочных мест гильзы ци­линдра и фланцев требованиям чертежа. После этого на корпусе цилиндра устанавливают шпонки 11 и фланцы 4 и 7, фиксируя их положение по шпонкам. Заключительным этапом сборки силового цилиндра является установка поршня в сборе в полость корпуса цилиндра (см. рис. 8). После чего правую крышку 8, предвари­тельно ввернув штуцер и надев прокладку, устанавливают на кор­пус силового цилиндра и закрепляют ее на фланце, установив шпильки 13. После сборки правой крышки проверяют на соответ­ствие требованиям чертежа посадочные размеры и форму втул­ки 14 и запрессовывают ее в отверстие левой крышки. После за­прессовки отверстие втулки развертывают, обеспечивая восста­новление геометрических размеров и формы, а затем в левую крышку ввертывают штуцер 2. Далее переходят к установке левой крышки на корпус силового цилиндра, разместив между ними уплотняющую прокладку. Левую крышку устанавливают так, что­бы крепежные отверстия в ней совпали с отверстиями во фланце 4 и закрепляют крышку на фланце шпильками 13. На заключи­тельном этапе в отверстие левой крышки устанавливают сальниковое уплотнение 1, которое затягивают нажимной гайкой.

Собранный гидравлический (силовой) цилиндр проверяют на герметичность, прокачивая через него подогретое до 50 °С масло. При качественной сборке не должно наблюдаться утечки масла в уплотнении кольцами 12 и сальниковом уплотнении 1.

В качестве уплотнений между штоком и крышкой цилиндра можно использовать сальниковые уплотнения либо резиновые и хлорвиниловые кольца или манжеты. Манжеты применяют в уплотнениях, выдерживающих большие давления, причем, чем больше давление, тем больше надежность уплотнения.

Гидравлические моторы представляют собой комбинацию двух насосов, один из которых является собственно насосом, а второй выполняет роль гидравлического двигателя. Гидравличе­ские моторы служат для создания вращательного движения.

Комплектующие узлы и детали для гидравлического мотора должны быть расконсервированы перед сборкой, тщательно про­мыты и смазаны рабочей жидкостью, используемой в собираемой гидравлической системе.

При сборке аксиально-поршневых гидравлических моторов не­обходимо обеспечить поворот шатуна в поршне под действием собственной массы, поворот поршневого узла с шатуном, поворот центрального шипа в валу под действием собственной массы.

Сборку аксиально-поршневого насоса (рис. 10) начинают с проверки соответствия геометрических размеров и формы поса­дочных мест вала 1, подшипников 2 и 4 и дистанционного кольца 3 требованиям чертежа. После выполнения контрольных операций на вал 1 напрессовывают два радиально-упорных подшипника 4, устанавливают дистанционное кольцо 3 и напрессовывают ради­альный подшипник 2 до упора в дистанционное кольцо 3. Затем на вал 1 устанавливают стопорное кольцо 12, предохранительную втулку 14 и крышку 13 с манжетным уплотнением. Далее в сфери­ческие гнезда вала 1 устанавливают поршни и шип 7 и накладыва­ют прижимную пластину 11, закрепляя ее винтами 5 с предвари­тельно установленными стопорными шайбами 6. Затем на поршни устанавливают шатуны 10, а в шип 7 вворачивают винт и устанав­ливают в его кольцевую проточку стопорное кольцо, втулку с пру­жиной и нажимную втулку. После чего на шип 7 устанавливают блок цилиндров 9 так, чтобы шатуны 10 вошли в цилиндры. В заключении на центральный шип 7 устанавливают распределитель 8 так, чтобы его отверстия располагались в соответствии с располо­жением цилиндров блока 9.

Собранный узел устанавливают в корпус гидравлического мо­тора.

Регулирующая аппаратура.

Регулирующие устройства отлича­ются большим разнообразием конструктивных решений, но наи­более распространенными из них являются различные клапаны, золотники и дроссели. Эти устройства обеспечивают регулирование скорости перемещения поршня в гидравлическом силовом цилиндре и усилия на исполнительном механизме за счет измене­ния количества жидкости, протекающей через силовой цилиндр за единицу времени, и ее давления в полостях цилиндра.

Конструктивно клапаны и золотники выполнены почти одина­ково, но их функциональное назначение в системе гидравлическо­го привода различно. Клапаны управляют направлением потока жидкости и его давлением, а золотники распределяют этот поток. Конструкция дросселей обеспечивает регулирование количества жидкости, поступающей в рабочую полость силового цилиндра гидравлического привода, и следовательно, скорости движения поршня.

Предохранительный клапан (рис. 11) ограничивает повы­шение давления в гидравлической системе. Шарик 1 удерживает­ся в седле пружиной, сила натяжения которой регулируется вин­том 3 на заданное давление. Если давление в полости А превысит заданное, то шарик будет отжат, открывая проход жидкости из по­лости А в полость Б и на слив.

Сборку клапана начинают с установки шарика 1, после чего устанавливают пружину 2 и ввертывают регулировочный винт 3. Вращая винт 3, регулируют усилие пружины на величину давле­ния жидкости, заданную в технических условиях на сборку, и про­веряют срабатывание клапана при заданном давлении.

Обратный клапан (рис. 12) обеспечивает прохождение жид­кости в одном направлении. Поток гидравлической жидкости под давлением через отверстие А попадает в корпус 4 под клапан 1, который, преодолевая усилие пружины 2, приподнимается над седлом, открывая путь гидравлической жидкости к отверстию Б. При изменении направления движения жидкости клапан 1 под воздействием пружины 2 прижимается к седлу 3, перекрывая путь гидравлической жидкости в обратном направлении. Технологиче­ское отверстие в корпусе 4 закрыто пробкой 5.

Сборку обратного клапана начинают с запрессовки в корпус 4 седла 3 с последующей установкой клапана /. Затем в отверстие клапана 1 помещают пружину 2 и устанавливают крышку с про­кладкой, закрепляя ее винтами. В заключении в отверстие корпуса ввинчивают сливную пробку 5, проверяют величину давления сра­батывания клапана на соответствие техническим условиям, а сам клапан на герметичность.

Предохранительный клапан с переливным золотником (рис. 13) помимо поддержания определенного постоянного давления в системе обеспечивает ее предохранение от перегрузок. Гидравличе­ская жидкость через канал В подводится к отверстию Б. Шариковый клапан 3 отрегулирован на определенное давление, которое зада­ется пружиной 2. Гидравлически уравновешенный золотник удерживается пружиной 5 в крайнем положении, перекрывая слив масла.

Когда давление в системе превысит максимально допустимое значение, клапан 3 закрывается и гидравлическая жидкость из по­лости Ж по каналу Д поступает на слив, вызывая тем самым по­нижение давления в полости Ж. При этом нарушается равновесие сил, действующих на золотник 6, который под действием давления масла в полостях Г и Е поднимается, соединяя полости давления с полостью для слива гидравлической жидкости, что вызывает паде­ние давления в гидравлической системе. Когда давление в системе упадет ниже значения, на которое отрегулирована пружина 2, шариковый клапан 3 закроется, перекрывая слив гидравлической жидкости. Давление в полостях Г, Е и Ж выравнивается, и золот­ник 6 под действием пружины 5 опускается. Регулирование клапа­на на заданное давление осуществляется винтом 1.

Сборку клапана начинают с проверки соответствия геометри­ческих размеров и формы посадочных мест корпуса и золотника 6 требованиям чертежа. После контроля в золотник 6 вставляют пружину 5 и устанавливают его в корпус. Затем в корпус вверты­вают седло предохранительного клапана, регулируя натяжение пружины 5, установленной в золотник. Далее в корпус предохра­нительного клапана устанавливают пружину 2 и толкатель запор­ного шарика, который помещают в гнездо седла. На заключитель­ном этапе собранный предохранительный клапан устанавливают в крышку, которую закрепляют на корпусе винтами, предваритель­но поместив между корпусом и крышкой прокладку. Далее в крышку устанавливают регулировочный винт 1 и регулируют уси­лие пружины 2 клапана на заданное давление. Положение регули­ровочного винта фиксируют контргайкой. Собранный клапан про­веряют на давление срабатывания, указанное в технических усло­виях, и герметичность. Перед проведением испытаний технологиче­ское отверстие А закрывают резьбовой пробкой 4.

Напорный золотник с обратным, клапаном (рис. 14) обеспе­чивает пропускание гидравлической жидкости в одном направлении при заданном давлении и в обратном направлении с минимальным сопротивлением. Гидравлическая жидкость подводится в полость А при этом золотник 2 под воздействием усилия пружины 1 занимает крайнее нижнее положение, разъединяя полости А и Г (при этом по­лость Г соединяется с полостью гидравлического цилиндра). Одно­временно гидравлическая жидкость поступает через отверстие Б в полость В под нижний конец золотника 2. Когда давление в системе превысит значение, на которое отрегулирована пружина 1, золотник 2 поднимется, соединяя полости А и Г, и гидравлическая жидкость под давлением поступит в полость гидравлического цилиндра. В об­ратном направлении гидравлическая жидкость проходит, отжимая золотник 3 в крайнее нижнее положение.

Начинают сборку напорного золотника с проверки соответствия геометрических размеров и формы посадочных мест золотников 2 и 3 и отверстий в корпусе 4 требованиям чертежа. После проведе­ния контрольных операций золотник 2 с размещенной в нем пру­жиной устанавливают в крышку. Затем в корпус 4 устанавливают пружину и золотник 3. В заключении на корпус 4 устанавливают прокладку и крышку в сборе так, чтобы золотник 2 вошел в отвер­стие корпуса 4. Крышку закрепляют винтами и регулируют усилие срабатывания золотника 2 регулировочным винтом, фиксируя его положение контргайкой. После сборки напорный золотник с об­ратным клапаном проверяют на давление срабатывания и герме­тичность.

Дроссели служат для регулирования скорости движения порш­ня гидравлического силового цилиндра за счет изменения количе­ства жидкости, поступающей в его полость. Наиболее широко в системах гидравлического привода применяют щелевые дроссели (рис. 15). Гидравлическая жидкость через отверстие 8 поступает в корпус 4 и, проходя через щелевое отверстие 7 и внутреннее отверстие валика 3, подходит к отверстию 2, через которое поступа­ет в гидравлическую систему. Поворачивая валик 3, можно изме­нять сечение щелевого отверстия 7, уменьшая или увеличивая его. Установку валика в заданное положение осуществляют при помо­щи лимба 5. Фиксация валика в заданном положении обеспечива­ется гайкой 6. Для слива из дросселя гидравлической жидкости, просочившейся в зазоры соединений, служит отверстие 1.

Сборку щелевого дросселя начинают с контроля соответствия геометрических размеров и формы посадочных мест корпуса 4 и валика 3 требованиям чертежа. После контроля геометрических размеров и формы осуществляют, в случае необходимости, при­тирку валика 3 к отверстию корпуса 4, устанавливают на валик сегментную шпонку, а сам валик — в корпус 4 дросселя. Затем на корпусе устанавливают сальниковое уплотнение и крышки: левую (со сливным отверстием) и правую, закрепляя их на корпусе вин­тами. На заключительном этапе сборки в правую крышку запрес­совывают ограничительный штифт, а на валик 3 с сегментной шпонкой устанавливают лимб 5 так, чтобы ограничительный штифт вошел в сегментный паз лимба. На резьбовой конец валика 3 навинчивают гайку 6 и с ее помощью фиксируют положение ва­лика, соответствующее полному открытию дросселя, а в лимб 5 ввертывают рукоятку. Собранный дроссель проверяют на герме­тичность. После сборки также необходимо проверить, как изменя­ется расход масла при повороте лимба.

Распределительная аппаратура.

Распределительные устрой­ства обеспечивают управление потоками жидкости в гидравличе­ской системе, изменяя их направление, а также включают и выключают отдельные участки гидравлической системы при посту­плении внешних сигналов управления, которые могут подаваться как вручную, так и автоматически с помощью системы автомати­ческого управления. К распределительной аппаратуре относятся краны, золотники и др.

К сборке распределительных устройств предъявляется ряд тех­нических требований:

• отклонение от соосности поясков золотников должно быть не более 0,01 мм;
• конусность и овальность посадочных мест золотников должна быть в пределах 0,005…0,01 мм;
• не перпендикулярность торцов поясков золотника их оси не должна превышать 0,01 мм;
• зазор между стенкой отверстия в корпусе и золотником должен находиться в пределах 0,015…0,05 мм.

Необходимая точность сборки рабочих пар распределительных устройств достигается либо путем подбора сопрягаемых деталей по размерам, либо их притиркой перед сборкой. Качество сборки сопрягаемых рабочих пар золотников определяет надежную и ка­чественную работу устройства в процессе эксплуатации.

Реверсивные золотники обеспечивают изменение направле­ния движения рабочих органов оборудования. Золотники могут иметь различное управление: от кулачка и электрическое.

Четырехходовой золотник с управлением от кулачка (ручное управление) (рис. 16) работает следующим образом. При свобод­ном положении рычага 1 золотник 2 находится в крайнем верхнем положении, При этом положении золотника полость А соединяет­ся с полостью Б, а полость В — с полостью Г и гидравлическая жидкость поступает из полости В в полость Г и далее в одну из по­лостей силового гидравлического цилиндра, а гидравлическая жидкость из второй полости силового цилиндра поступает на слив через полости А и Б.

При нажатии на рычаг 1 золотник, преодолевая усилие пружи­ны, опускается в крайнее нижнее положение и направление дви­жения гидравлической жидкости изменяется, а поршень при этом свершает обратный ход.

Золотник с электрическим управлением (от электромагнита) (рис. 17) имеет три положения, что позволяет подавать гидравли­ческую жидкость под давлением то в одну, то в другую полость си­лового цилиндра и подключать обе полости на слив, обеспечивая тем самым остановку рабочего органа оборудования в любом, за­ранее заданном месте. Плунжер 7 золотника может перемещаться во втулке 4, занимая одно из трех возможных положений. В сред­нем положении, когда золотник находится под воздействием двух пружин 3, жидкость из трубопровода 11 проходит по полостям втулки 4 и через трубопроводы 10 и 12 поступает на слив. При этом через трубопроводы 5 и 6 и полость втулки 4 гидравлическая жидкость из обеих полостей цилиндра также поступает на слив. При таком положении плунжера рабочий орган оборудования не­подвижен. При включении нижнего электромагнита 1 якорь втя­гивается в катушку и через штифт 2 перемещает плунжер вверх, преодолевая усилие пружины. При этом положении плунжера гидравлическая жидкость из трубопровода 11 поступает в трубопро­вод 5 и оттуда — в правую полость цилиндра, а жидкость из левой полости через трубопроводы 6 и 10 поступает на слив. При вклю­чении верхнего электромагнита 9, воздействующего на штифт S, жидкость под давлением будет поступать в левую полость цилин­дра, а из правой полости она будет сливаться через трубопроводы 5 и 12.

Сборка таких устройств сводится к притирке плунжера и от­верстия корпуса или к подборке их по размерам в пределах задан­ных допусков.

Гидропилоты — органы вспомогательного управления золот­никами, которые имеют небольшие размеры, так как рассчитаны на небольшую пропускную способность (до 10 л/мин).

Если поворотный пилот 1, расположенный в корпусе 2, соеди­нить с золотниковым устройством, то можно управлять работой гидравлической системы на расстоянии (рис. 18, а). Жидкость поступает в трубопровод (рис. 18, б), который соединен с гидро­пилотом 5, и по трубопроводу 7 подводится к торцу золотника 10, смещая его вправо. Поступая в полость цилиндра 8, поток жидко­сти смещает его поршень 9 вправо и, следовательно, исполнитель­ный механизм также движется вправо, а жидкость из правой по­лости цилиндра поступает на слив. Когда упор 6, расположенный на исполнительном механизме, сдвинет рычаг гидропилота, последний повернется и соединится с трубопроводом 11. Весь цикл повторится, только подвижные части будут перемещаться влево.

Сборка гидропилота так же, как и сборка золотника, сводится к притирке пары корпус 2 — поворотный пилот 1. Кроме того, необ­ходимо произвести уплотнение поворотного пилота при помощи уплотняющего устройства 3 и установить рукоятку 4 переключе­ния поворотного пилота.

Реле давления используют в металлорежущих станках для от­вода инструмента при чрезмерном усилии подачи и автоматиче­ского отвода суппорта токарного станка при работе по упорам.

С помощью штуцера 1 (рис. 19), расположенного в корпусе 2, реле давления присоединяют к контролируемой линии гидравли­ческого привода. Когда давление масла в контролируемой системе превышает заданное, мембрана 4 прогибается и передает усилие на рычаг 5, поворачивая его вокруг оси 6. Винт 15, закрепленный на рычаге гайкой 16, воздействует на штифт микровыключателя 14, включая его. При снижении давления пружина 8 через кониче­ское седло клапана 7, расположенного в корпусе 10, воздействует на рычаг 5, возвращая его в исходное положение и выключая ми­кровыключатель. Настройку пружины на заданное давление осу­ществляют винтом 9, положение которого после настройки фиксируется. Чтобы предупредить случайное замыкание контакта микровыключателя, на корпус 10 устанавливают прокладку 12, закрепляя ее винтом 11. Реле давления монтируют в кожухе 3, за­крытом крышкой 13.

Сборку реле давления начинают, устанавливая в корпус 2 мем­брану 4. Затем в корпус 10 ввертывают регулировочный винт 9 и устанавливают в его отверстии пружину 8, а на пружину надевают клапан 7. После этого в корпусе 10 на оси 6 монтируют рычаг 5, предварительно ввернув в него винт 15, на который устанавлива­ют гайку 16. На заключительном этапе к корпусу 10 крепят микровыключатель 14, предварительно установив и закрепив винтами 11 прокладку 12. Собранные корпуса 2 и 10 устанавливают в кожух 3, подключают реле к гидравлической системе и регулируют усилие пружины 8 при помощи винта 9 на давление, соответствующее срабатыванию микровыключателя 14. Кожух 3 закрывают крыш­кой 13 и крепят ее винтами.

Монтаж системы гидравлического привода.

При монтаже не­обходимо обеспечить герметичность соединения элементов гидравлической системы с трубопроводами во избежание подсоса воздуха через сливную ветвь гидравлической системы. Кроме того, все элементы гидравлического привода перед их установкой в си­стему должны быть также проверены на герметичность.

Монтаж аппаратуры управления и регулирования в систему гидравлического привода осуществляется в соответствии с техни­ческими требованиями, предъявляемыми к этой аппаратуре: кла­паны монтируют в горизонтальном, вертикальном или в наклон­ном положении; дроссели — либо в горизонтальном, либо в верти­кальном; золотники — только в горизонтальном.

Если при монтаже гидравлических систем применяют гибкие шланги, то необходимо проверить их на скручивание, так как скручивание шлангов при монтаже не допускается. Контроль скручивания осуществляется следующим образом: на наружную поверхность шланга наносят цветную осевую риску, ее скручива­ние в процессе монтажа будет свидетельствовать о скручивании шланга.

Испытания элементов гидравлического привода.

Элементы гидравлического привода подвергают испытаниям в целях опре­деления соответствия их параметров требованиям технических условий. Проводят такие испытания на специальных стендах, оснащенных установками для фильтрации и охлаждения рабочей жидкости. Контроль давления в гидравлических системах испыта­тельных стендов осуществляется при помощи встроенных мано­метров, точность которых должна быть не ниже 4-го класса. Для снятия характеристик при проверке элементов гидравлической системы применяют более точные манометры.

Помимо контрольных испытаний на соответствие элементов гидравлического привода требованиям технических условий их необходимо проверять также на герметичность.

Испытание насосов.

Насосы после сборки, а также насосы, по­ступившие на сборку гидравлического привода в собранном виде, подвергают испытаниям в целях определения действительных значений их подачи, приведенной мощности и объемного КПД и их соответствия указанным в технической документации номи­нальным значениям этих параметров.

Испытания проводят на испытательном стенде (рис. 20), на котором установлен электрический двигатель 14, приводящий в движение испытываемый насос 13. От насоса масло по трубопро­воду 3 через кран 2 поступает в мерный бак 8 и подводится к ма­нометру 1. Мерный бак 8 снабжен мерной трубкой, тарированной в единицах объема. При наполнении бака гидравлической жидко­стью краны 5 и 11 должны быть закрыты. Давление по манометру 1 также контролируют при закрытых кранах 5 и 11. Температуру ги­дравлической жидкости контролируют термометром 12. Контроль частоты вращения электрического двигателя осуществляется при помощи тахометра 15.

Объемный КПД насоса проверяют в пределах максимального диапазона давлений. Температура гидравлической жидкости при контроле объемного КПД должна находиться в пределах 40… 50 °C. Температуру регулируют, охлаждая гидравлическую жидкость при помощи змеевика 10 или нагревая при помощи электронагревательного элемента 16. Величину объемного КПД определяют по формуле η = Q_{п. н.}/Q₀, где Q_{п. н.} — подача насоса при номинальном давлении; Q_o — подача насоса при минимально возможном давле­нии в нагнетательной магистрали (значения обеих подач определяют при одинаковой частоте вращения насоса).

Наличие различных неисправностей в насосе определяют:

• по шуму во время работы (свидетельствует о некаче­ственной сборке: велики зазоры в соединениях, впади­ны между зубьями шестеренного насоса заполняются неполностью, лопатки лопастных насосов заедают в па­зах ротора);
• неравномерности подачи рабочей жидкости, снижению давления (засасывание воздуха из-за негерметичности уплотнения всасывающего патрубка);
• утечке жидкости через уплотнения (негерметичность уплотнений).

Испытание гидравлических моторов.

При испытаниях гидрав­лических моторов обязательной проверке подлежат приводная мощность, объемный и общий КПД, рабочий объем, давление и масса гидравлического мотора.

Испытания проводятся на специальном стенде (рис. 21), обо­рудованном контрольно-измерительными приборами, системой предохранения гидравлического мотора от перегрузок, устрой­ствами для фильтрации гидравлической жидкости и стабилизации ее температуры.

При проведении испытаний гидравлических моторов необхо­димо производить измерения только при устоявшемся тепловом режиме; отсчеты по всем приборам для каждого измерения произ­водить одновременно; осуществлять постоянный контроль состоя­ния гидравлической жидкости; поддерживать заданную температуру гидравлической жидкости, не допуская ее отклонения более чем на 2°C; поддерживать номинальное значение частоты враще­ния гидравлического мотора, не допуская ее отклонения более чем на 5 %; считать действительным значением измеряемого параме­тра среднее арифметическое значение по результатам не менее трех измерений.

Давление в системе измеряют по манометру 1, а частоту вра­щения гидравлического мотора тахометром 3. Расход гидравличе­ской жидкости определяют либо при помощи расходомера (на ри­сунке не показан), либо используют мерный бак 5.

Для измерения крутящего момента при испытаниях использу­ют мотор-весы 2 или специальные динамометры (на рисунке не показаны).

Испытание гидравлических силовых цилиндров.

Силовые ги­дравлические цилиндры испытывают на специальном испытатель­ном стенде (рис. 22). Во время испытаний определяют утечки в конечном и среднем положениях поршня при давлении не менее 1,25 номинального. Время определения утечки в каждом положе­нии не менее 2 мин.

Подавая гидравлическую жидкость в одну из полостей цилин­дра, постепенно увеличивают ее давление до величины, необходи­мой для начала движения поршня. Величина этого давления соот­ветствует давлению холостого хода.

При снятии рабочих характеристик силовой гидравлический цилиндр 1, подлежащий испытаниям, соединяют через динамометр 2 с нагрузочным цилиндром 3. По динанометру 2 определяют тяговое усилие испытываемого силового цилиндра 1.

Испытание сборочных единиц гидропривода на герметич­ность.

При испытаниях на герметичность элементов гидравлических систем низкого давления возможно применение установок, работающих от централизованной сети подачи сжатого воздуха. Испытуемую сборочную единицу 2 (рис. 23) устанавливают на прокладках и закрепляют прижимами. Требуемое давление в резервуаре 4 создают, включая подачу сжатого воздуха краном 3. По окончании испытаний воздух из корпуса выпускается через кран 1. Трубопроводы, имеющие небольшое сечение, проверяют на ги­дравлическое сопротивление. Для этого испытуемый трубопровод 3 (рис. 24, а) присоединяют к тройнику 2 с форсункой 1, которая отрегулирована на определенное давление. Если через тройник прокачивать жидкость, то жидкость должна выходить не через форсунку, а через трубопровод.

Герметичность соединений удобно проверять по методу «воз­дух в воде». В этом случае сборочную единицу (рис. 24, б) с за­глушенными отверстиями присоединяют к магистрали сжатого воздуха и опускают в ванну с водой. В тех местах, где плотность соединения недостаточна, будут появляться пузырьки воздуха.