Секционный гидрораспределитель

 

Изобретение относится к секционным распределителям, предназначенным для длительной эксплуатации в составе гидросистем мобильных машин, например автогрейдеров, автопогрузчиков. Гидрораспределитель состоит из напорной секции, сливной секции и набора рабочих секций, состоящих из распределительной и опорной плит. Рабочая секция состоит из плоского золотника, одной плоскостью прилегающего к плоскости распределительной плиты, а другой - к плоскости соседней секции и расположенного внутри опорной плиты, тяг механизма линейного перемещения золотника, кольцевого уплотнения стыка между распределительной и опорной плитами. В центральной части золотника выполнено распределительное окно в виде пересекающихся продольного и поперечного пазов. Грани поперечного паза и внешние боковые грани золотника образуют напорные и сливные отсечные кромки. Приемные окна выведены на плоскость распределительной плиты. Напорные каналы соседних секций соединены через центральное окно, а сливные каналы - через полость, ограниченную боковыми гранями золотника и уплотнением. При смещении золотника приемные окна, расположенные по одну сторону от поперечного паза, подключаются к напорному каналу, а расположенные по другую сторону от поперечного паза - к сливному каналу. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к гидроаппаратуре, а именно к секционным гидрораспределителям, предназначенным для длительной эксплуатации в составе гидросистем многозвенных мобильных машин, например гидросистем автогрейдеров, автопогрузчиков и т.д.

В настоящее время в гидросистемах, предназначенных для длительной эксплуатации в "жестких" условиях, например гидросистемах летательных аппаратов, применяются гидрораспределители с плоским золотником. Они обладают повышенными надежностью и ремонтопригодностью, технологичны в изготовлении, однако допускают секционирование, т.е. объединение нескольких рабочих секций в единый блок только посредством распределительных плит, на которые они устанавливаются посредством крепежных элементов и в которые выводятся напорный и сливной каналы, рабочие отводы от приемных окон. Подобное конструктивное решение обуславливает значительное увеличение габаритов, особенно при большом (до 6-10) количество объединяемых рабочих секций, что существенно ограничивает применение такой конструкции в мобильных машинах.

Наиболее близким техническим решением является секционный гидрораспределитель, состоящий из напорной, сливной, одной или нескольких рабочих секций с круглыми золотниками, механизмами их линейного перемещения (рабочего хода) и распределительными плитами с выполненными в них приемными окнами, сквозными напорным и сливным каналами, в котором напорная, сливная и рабочие секции соединены между собой плоскостями прижима посредством стягивающих крепежных элементов (шпилек). Конструкция обладает незначительными габаритами и позволяет гибко компоновать сборки из различного числа рабочих секций.

Ее недостатком является низкая надежность и ремонтопригодность при длительной эксплуатации в условиях повышенного загрязнения масла в гидросистемах мобильных машин. Так износ трущихся поверхностей золотника и сопряженного с ним отверстия в распределительной плите практически приводит к выработке ресурса рабочей секции.

Цель изобретения - повышение надежности и ремонтопригодности за счет создания малогабаритного секционного гидрораспределителя с плоским золотником.

Это достигается тем, что в секционном гидрораспределителе, состоящем из напорной, сливной, одной или нескольких рабочих секций с золотниками, механизмами их линейного перемещения (рабочего хода) и распределительными плитами с выполненными в них приемными окнами, сквозными напорным и сливным каналами, в котором напорная, сливная и рабочая секции соединены между собой плоскостями прижима посредством стягивающих крепежных элементов (шпилек), каждая рабочая секция состоит из прилегающих плоскостями прижима распределительной и опорной плит и расположенным внутри опорной плиты плоским золотником, прилегающим своими плоскостями к плоскостям своей распределительной плиты и соседней секции, в центральной части золотника выполнено распределительное окно, соединяющее сквозные напорные каналы соседних секций и своими гранями образующее напорные отсечные кромки, при этом сливные отсечные кромки образованы внешними гранями золотника, приемные окна выведены на одну из плоскостей распределительной плиты и при нейтральной позиции золотника расположены на перемычках между его напорными и сливными отсечными кромками, а сквозной сливной канал проходит между внешними гранями золотника и стыком плоскостей прижима распределительной и опорной плит.

Предлагаемая конструкция гидрораспределителя сочетает преимущества секционных гидрорпаспределителей в части сравнительно незначительных габаритов и гибкости компановки, так и гидрораспределителей с плоскими золотниками в части повышенной надежности и ремонтопригодности, так при износе трущихся плоскостей золотника либо распределительной плиты возможно полное восстановление их геометрии путем притирки либо шлифовки.

Для обеспечения "плавающего" состояния золотника в зазоре между соседними секциями с целью уменьшения вероятности его заклинивания и степени износа соединение тяги механизма линейного перемещения с золотником может быть выполнено в виде сочленения со свободой перемещения золотника в направлении, перпендикулярном его плоскости, например в виде шарообразных концов тяг, расположенных в разнесенных по продольной по отношению к рабочему ходу оси золотника цилиндрических пазах, оси которых перпендикулярны плоскости золотника.

Снижение габаритов золотника и рабочей секции достигается при выполнении распределительного окна в виде пересекающихся продольного и поперечного по отношению к направлению рабочего хода пазов, при этом напорные отсечные кромки образованы гранями поперечного паза, а контур продольного паза охватывает контур сквозного напорного окна при любом положении золотника между нейтральной и крайними позициями.

Для снижения потерь энергии на дросселирование жидкости при нейтральном положении всех золотников напорная секция может содержать предохранительный клапан с линией управления (разгрузки), а в распределительной плите и золотнике выполняются отверстия, соединенные друг с другом, с аналогичными отверстиями в других рабочих секциях, а также с линией управления предохранительного клапана в напорной секции и с линией слива в сливной секции при нейтральной позиции золотника и разъединенные - при смещении золотника от нейтрали.

Существенное повышение качества регулировочных характеристик за счет расширения диапазона регулирования и снижения влияния внешних нагрузок достигается, если напорная секция снабжена переливным клапаном с линией управления по давлению, в распределительной плите и золотнике выполнены отверстия, постоянно соединенные друг с другом, а также с аналогичными отверстиями в других рабочих секциях, с линией управления переливного клапана в напорной секции и через ограничительный дроссель - с линией слива в сливной секции при любом положении золотника, при этом на плоскости золотника или распределительной плиты выполнены пазы, соединяющие напорные окна с отверстиями в золотнике и распределительной плите и с линией управления переливного клапана при смещении золотника от нейтрали и разъединяющие их - в нейтральной позиции золотника.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема предлагаемого гидрораспределителя; на фиг. - рабочая секция гадрораспределителя; на фиг. 3 - дополнительные отверстия в золотнике и распределительной плите; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - схема гидрораспределителя с предохранительным клапаном в напорной секции; на фиг. 6 - дополнительные отверстия и пазы в золотнике и распределительной плите (вариант) на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 6; на фиг. 9 - схема гидрораспределителя с переливным клапаном в напорной секции.

Гидрораспределитель состоит из напорной секции 1, сливной секции 2 и набора рабочих секций 3, состоящих из распределительной и опорной плит 4 и 5, причем внутри последней расположен золотник. Соединение секций в единый блок осуществляется стягивающими крепежными элементами (шпильками) 6. Напорная и сливная секции могут содержать вспомогательную гидроаппаратуру, например предохранительный клапан.

Рабочая секция состоит из плоского золотника 7, одной плоскостью прилегающего к плоскости плиты 4, а другой - к плоскости соседней секции и расположенного внутри опорной плиты 5, тяг 8 механизма линейного перемещения золотника, кольцевого уплотнения 9 стыка между распределительной и опорной плитами. В центральной части золотника выполнено распределительное окно в виде пересекающихся продольного и поперечного пазов. Грани 10 поперечного паза и внешние боковые грани 11 золотника направлены перпендикулярно направлению перемещения золотника и образуют соответственно напорные и сливные отсечные кромки. Приемные окна 12 выведены на плоскость распределительной плиты и при нейтральной позиции золотника расположены между гранями 10 и 11. Напорные каналы 13 соседних секций соединены через центральное окно, а сливные каналы 14 - через полость, ограниченную боковыми гранями золотника и уплотнением 9. Сборка рабочей секции осуществляется с помощью винтов 15 и штифтов 16.

Распределительное окно золотника может иметь различную форму, например форму поперечного паза или цилиндрического отверстия. Однако, крестообразная форма распределительного окна с расположенными симметрично относительно осей продольного и поперечного пазов рядами отверстий для приемных окон обеспечивают минимальные габариты рабочей секции при заданных гидравлических характеристиках (расходе, перепаде давления). При этом форма и размеры продольного паза должны обеспечивать свободный проход рабочей жидкости по напорному каналу из одной секции в другую, поэтому контур продольного паза должен охватывать контур сквозного напорного канала при любой позиции золотника.

Соединение тяг 8 механизма линейного перемещения с золотником 7 выполнено в виде шарнирных опор, состоящих из шаровидных концов тяг, расположенных в цилиндрических пазах, разнесенных по продольной оси золотника и направленных перпендикулярно плоскости золотника. Такое сочленение обеспечивает свободное перемещение золотника в пределах выбранного зазора, что препятствует его заклиниванию и износу трущихся пар.

Зазор между плоскостями золотника 7 и соседних плит 4 обеспечивается за счет разницы в толщине золотника 7 и опорной плиты 5. Для исключения одностороннего прижима золотника от давления в приемных окнах, на его плоскости, не прилегающей к приемным окнам, выполнены пазы (цековки), по площади равные площади приемных окон и соединенные с ними сквозными каналами в золотнике. Отверстия 17 в распределительной и опорной плитах предназначены для стягивающих крепежных элементов (шпилек). Для варианта гидрораспределителя с предохранительным клапаном в напорной секции (фиг. 3) сквозные отверстия 18 и 19 в золотнике 7 и распределительной плите 4 каждой рабочей секции выполнены такой формы, что обеспечивают соединение линии управления (разгрузки) предохранительного клапана 20 напорной секции 1 с линией слива в сливной секции 2 при нейтральной позиции золотника и их отсоединение - при смещении золотника от нейтрали.

Для варианта гидрораспределителя с переливным клапаном в напорной секции (фиг. 4) сквозные отверстия 21 и 22 в золотнике 7 и распределительной плите 4 каждой рабочей секции выполнены такой формы, что при любом положении золотника обеспечивают постоянное соединение линии управления переливного клапана 23 с линией слива в сливной секции через ограничительный дроссель 24. Выполненные на плоскости золотника и постоянно соединенные с приемными окнами 12 пазы 25 отсоединены от отверстий 21 и 22 при нейтральной позиции золотника и соединены с ними при смещении золотника от нейтрали.

Гидрораспределитель работает следующим образом.

В нейтральной позиции золотника 7 (фиг. 2) приемные окна 12 отделены прилегающей к ним плоскостью золотника как от напорного, так и сливного клапанов 13 и 14. При этом незначительный (5-10 мкм) зазор между плоскостями золотника 7 и распределительной плиты 4 и положительное перекрытие между напорным и сливным каналами с одной стороны и приемными окнами - с другой, обеспечивают запирание рабочей жидкости в рабочих отводах при нейтральной позиции золотника.

При смещении золотника от нейтрали, большем положительного перекрытия, происходит соединение приемных окон с соответствующими каналами. Например, при смещении золотника 7 вправо (согласно чертежу на фиг. 2) к напорному каналу 13 подключаются приемные окна (отверстия), расположенные справа от поперечного паза, а к сливному каналам 14 - приемные окна, расположенные слева от поперечного паза. Тем самым реализуется трехпозиционная четырехлинейная гидравлическая схема рабочей секции, изображенная на фиг. 1.

При такой схеме входной поток гидрораспределителя от насоса при нейтральном положении всех золотников проходит через предохранительный клапан, что приводит к непроизводительным потерям энергии на дросселирование рабочей жидкости, ее нагреву и увеличению нагрузки насоса.

Для варианта гидрораспределителя с управляемым предохранительным клапаном (фиг. 3-5) линия управления клапана 20 соединена через отверстия 18 и 19 с линией слива при нейтральной позиции золотников, чем обеспечивается перепускание входного потока при минимальном давлении, т.е. разгрузка гидросистемы и насоса.

При смещении одного из золотников отсоединение отверстий 18 и 19 друг от друга ведет к отсоединению линии управления клапана 20 от линии слива и перераспределению входного потока между предохранительным клапаном и приемными окнами (рабочими отводами). Для такой конструкции и схемы характерен узкий диапазон регулирования расхода, а также "скачки" давления в моменты отсоединения отверстий 18 и 19 друг от друга.

Наиболее качественное регулирование обеспечивает вариант гидрораспределителя с управляемым клапаном (фиг. 6-9) аналогично рассмотренной выше конструкции. Данный вариант обеспечивает соединение линии управления клапана 23 с линией слива через отверстия 21 и 22 в золотнике 7 и распределительной плите 4 каждой рабочей секции и ограничительный дроссель 24 при нейтральной позиции золотников, т.е. разгрузку гидросистемы.

При смещении золотника 7 к линии управления клапана 23 через паз 25 и отверстия 21 и 22 подключается соответствующее напорное приемное окно. Линия управления клапана 23 воспринимает давление из напорного приемного окна, т. е. давление нагрузки. При этом в напорном канале устанавливается сумма давления нагрузки и некоторой постоянной величины. Эта величина в основном определяется усилием пружины переливного клапана и, как правило, задается в диапазоне 0,3-1,0 МПа.

Тем самым на напорной отсечной кромке поддерживается постоянный, не зависящий от давления нагрузки перепад давления, что позволяет реализовать "жесткие" регулировочные характеристики с широким диапазоном регулирования.

Для исключения влияния на регулировочные характеристики ограничительного дросселя 24 его проходное сечение выбирается на порядок меньше проходных сечений отверстий 21 и 22 и пазов 25.

Формула изобретения

1. СЕКЦИОННЫЙ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ, состоящий из напорной сливной и по меньшей мере, одной рабочей секции с золотником, механизмом его линейного пермещения и распределительной плитой с выполненными в ней приемными окнами, сквозными напорным и сливным каналами, напорная, сливная и рабочая секции жестко соединены между собой, отличающийся тем, что каждая рабочая секция состоит из опорной плиты с установленной на ней распределительной плитой с расположенным внутри нее плоским золотником, опирающимся своими плоскостями на плоскости своей распределительной плиты и соседней секции, в центральной части золотника выполнено распределительное окно, связывающее сквозные напорные каналы соседних секций и своими гранями образующее напорные отсечные кромки, при этом сливные отсечные кромки образованы внешними гранями золотника, приемные окна выведены на внутреннюю плоскость распределительной плиты и расположены на уровне перемычек между напорными и сливными кромками золотника в его нейтральной позиции, а сквозной сливной канал расположен между внешними гранями золотника и стыком распределительной и опорной плит.

2. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что механизм линейного перемещения золотника выполнен в виде двух тяг, расположенных по продольной по отношению к его рабочему ходу оси и закрепленных своими шарообразными наконечниками в цилиндрических пазах по обе стороны золотника с возможностью перемещения последнего в направлении, перпендикулярном к его плоскостям.

3. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что распределительное окно выполнено в виде пересекающихся продольного и поперечного по отношению к направлению рабочего хода пазов, при этом напорные отсечные кромки образованы гранями поперечного паза, а контур продольного паза охватывает контур сквозного напорного канала при любом положении золотника между нейтральной и крайними позициями.

4. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что напорная секция содержит предохранительный клапан с линией управления, а в распределительной плите и золотнике выполнены отверстия, соединенные друг с другом и с аналогичными отверстиями в других рабочих секциях, а также с линией управления предохранительного клапана в напорной секции и с линией слива в сливной секции при нейтральной позиции золотника и разъединенные при смещении золотника от нейтрали.

5. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что напорная секция снабжена переливным клапаном с линией управления по давлению, в распределительной плите и золотнике выполнены отверстия, постоянно соединенные друг с другом, а также с аналогичными отверстиями в других рабочих секциях, с линией управления переливного клапана в напорной секции и через дроссель - с линией слива в сливной секции при любом положении золотника, при этом на плоскости золотника или распределительной плиты выполнены пазы, соединяющие напорные окна с отверстиями в золотнике и распределительной плите и с линией управления переливного клапана при смещении золотника от нейтрали и разъединяющие их в нейтральной позиции золотника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9