Золотниковый гидрораспределитель

Золотниковый гидрораспределитель — гидравлический распределитель, в котором запорно-регулирующим элементом служит золотник. В качестве золотника чаще всего выступает плунжер переменного диаметра (рис. 1). Однако известны и другие конструкции золотников.

Принцип действия

Рис. 1. Конструктивная схема золотникового распределителя

Рис. 2. Принцип действия золотникового гидрораспределителя, управляющего движением штока гидроцилиндра; условное графическое обозначение механизма показано на рис. 3

В простейшем случае золотник может занимать 3 позиции. В нейтральном положении, показанном на рис. 1, каналы распределителя заперты и жидкость не поступает от насоса ни в одну из полостей гидроцилиндра — шток остаётся в покое. При смещении золотника влево рабочая жидкость по каналам в корпусе распределителя и по трубопроводам поступает в левую полость гидроцилиндра, и шток выдвигается. Если же золотник сместить вправо от нейтрального положения, то рабочая жидкость будет поступать уже в правую полость гидроцилиндра, а из левой полости пойдёт на слив в гидробак. В этом положении золотника шток вдвигается.

Стоит отметить, что при подаче жидкости в левую полость гидроцилиндра (в поршневую полость), шток движется с меньшей скоростью, чем при подаче в правую полость (штоковую полость). Это объясняется тем, что часть объёма штоковой полости занимает шток, и эта полость заполняетсяя быстрее. Эти выкладки верны, если подача жидкости остаётся постоянной.

Рис. 3. Условное графическое обозначение механизма, показанного на рис. 1 и рис. 2. Буквами обозначены: Р — распределитель; Ц — гидроцилиндр. Стрелками показаны направления потоков жидкости в каждой из трёх позиций золотника (в нейтральном положении каналы золотника закрыты и жидкость через распределитель не движется)

Область применения

Рис. 4. Включение гидрораспределителя в простейшую гидросистему. Буквами обозначены: Н — насос; Р — распределитель; Ц — гидроцилиндр; КП — предохранительный клапан; Б — гидробак

Золотниковые гидрораспределители используются при номинальных давлениях до 32 МПа. С помощью золотниковых гидрораспределителей, как и с помощью других видов гидрораспределителей, осуществляется управление направлением движения рабочих органов гидродвигателей (валов гидромоторов и штоков гидроцилиндров). Такие распределители установлены, например, в гидросистемах многих экскаваторов, бульдозеров, автогрейдеров и др.

Борьба с гидроударами

Одной из технических проблем эксплуатации золотниковых гидравлических распределителей является возможность возникновения гидравлических ударов в тот момент, когда пояски золотника перекрывают каналы гидрораспределителя. Поскольку время, за которое осуществляется перекрытие каналов, может быть достаточно малым, то остановка потока жидкости может оказаться слишком быстрой, что и может привести к возникновению гидроудара. Чтобы предотвратить это, распределитель обычно снабжается предохранительным клапаном, который конструктивно располагается в корпусе распределителя.

Профиль поясков золотника

Иногда пояски золотников гидрораспределителей выполняют с небольшой конусностью (6°-10°) (рис. 5). Тогда открытие каналов распределителя происходит более плавно, чем в распределителях с золотниками с цилиндрическими поясками (рис. 6). Соответственно, при открытии каналов более плавно нарастает и подача жидкости в полость гидродвигателя, и поэтому «трогание с места» и остановка выходного звена гидродвигателя также происходит более плавно. Кроме того, уменьшается вероятность возникновения гидроударов.

• 

  Рис. 5. Пояски золотника при наличии конусности; при такой конструкции расход жидкости через распределитель при перекрывании каналов уменьшается более постепенно, соответственно, более плавно происходит остановка выходного звена гидродвигателя (например, штока гидроцилиндра)

• 

  Рис. 6. Цилиндрические пояски золотника

Достоинства

• небольшая масса распределителя;
• компактность;
• простота управления.

Недостатки

• невозможность работы при давлениях более 32 МПа;
• значительные утечки рабочей жидкости, возрастающие с увеличением срока эксплуатации распределителя; это приводит к тому, что распределители с большим сроком эксплуатации не могут удерживать в статическом положении под нагрузкой гидродвигатель, и даже если распределитель установлен в положение "заперто", нагруженный вал гидромотора или шток гидроцилиндра постепенно движется;
• облитерация, то есть явление постепенного заращивания узких щелей поляризованными молекулами жидкости, что приводит к постепенному увеличению усилия сдвига золотника;

Литература

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1982.
2. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1991.
3. Лепешкин А.В., Михайлин А. А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. - М.: МГИУ, 2003. - 352 с.
4. Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

См. также

• Гидрораспределитель
• Золотник (распределитель)
• Клапанный распределитель
• Гидропривод