Пътностроителни машини

хидравлични системи

Управлението на различни работни органи и изпълнителни механизми в хидравличните задвижвания с отворен поток се осъществява от многошибърни секционни или моноблокови разпределители, предназначени за гладко стартиране, промяна на посоката и скоростта на работния течностен поток, спиране на работните органи на машините и механизмите. В статията ще разкажем за направляващи хидравлични устройства, за видовете клапани, за дроселното регулиране, за регулаторното контролиране на дебита.

Увеличаването на производителността и специфичната мощност на съвременните пътностроителни машини, води до повишаване на работното налягане в хидравличните системи, средно на 35-38МРа. В близко бъдеще може да се очаква да се увеличи налягането до 50МРа, като някои китайски производители разработват хидравлични системи с налягане до 60МРа. Колкото по-високо е работното налягане в хидравличната система, толкова по-висока е работната температура на маслото. След 60°C, при повишаване температурата на хидравличното масло с всеки 10°C, неговите окислителни процеси се ускоряват два пъти. В резултат на окисляването възникват твърди отлагания върху частите-филтрите се запушват и клапаните се блокират. Това налага и усъвършенстване на произвежданите хидравлични масла чрез въвеждане в тях на специална мултифункционална добавка-разтвор на диалкил-дитиофосфат, придаваща антиокислителни свойства на маслата.

Предпазните клапани ограничават повишаването на налягането на течността в системата до свръхдопустимото и защитават елементите на хидравличната система от претоварване. Клапаните регулират налягането над номиналното до 10-15%. При налягане над работното, клапанът се отваря и изпуска течността в изпускателния тръбопровод.

Редукционните клапани намаляват налягането на подаваната в системата течност до определена стойност, независимо от развиваното налягане на помпата.

Обратните клапани се използват за подаване на флуида само в една посока.

Дроселно регулиране
Дроселите са локални хидравлични съпротивления. Предназначени са да променят дебита на подаваната на течност към хидравличните двигатели-в хидравличния цилиндър за регулиране скоростта на движение на буталния прът, или на хидравличния мотор-регулиране на честотата на въртене. Обикновено дроселния клапан се поставя на тръбопровода, свързващ тръбите за оттичане и напор. Дроселът отклонява част от потока на течността в линията за оттичане, като по този начин намалява подаването към хидравличния двигател. Дроселните усройства са предназначени да създават хидравлично съпротивление на потока чрез намаляване на дебита, което от своя страна зависи от загубата на налягане. Към дроселните устройства спадат синхронизаторите на дебита-делители и суматори на потока, и хидравлични дросели-нерегулирани и регулирани, включително със или без възвратен вентил. В повечето от дроселиращите устройства промяната на дебита зависи от площта на сечението, определящо загубата на налягане поради деформиране на потока на работния флуид. При дроселното управление на дебита-обикновено в схеми с непрекъснато подаващи помпи, скоростта на движението се контролира от изпълнителни механизми чрез изменение сечението на дроселите. В този случай в хидравличната система се използват три основни схеми на монтаж на дросела-на входа, на изхода и на отклонението.

При анализ на хидравличната система на машините е установено, че при дроселното регулиране, дебита се изменя в зависимост от налягането, създадено от външното натоварване. Следователно, скоростта на изпълнителния механизъм и изменеието на налягането също зависи от външното натоварване и от формата и дължината на дроселната тясна празнина-коничен дросел, надлъжен канал с триъгълна или правоъгълна форма, прорезен или пръстеновиден дросел.

Дроселните схеми за управление на скоростта поради големите загуби на мощност са малко ефективни, особено при експлоатация на хидравлични задвижвания в висока мощност. Въпреки това, дроселното регулиране на дебита е по-лесно и по-евтино. Така че за задвижване на машините с ниска мощност или рядко включване на задвижване, например за меко стартиране и спиране на машината, често се използва дроселно регулиране. При него част от работната течност се оттича в резервоар. Нейната енергия се превръща в топлина, като загрява работната течност в хидравлична система.

Тези регулируеми дросели с конусовиден спирателен елемент в патронно изпълнение, са предназначени да регулират дебита на работната течност в две посоки. Типично тяхно приложение е регулирането на скоростта на движение на буталните пръти в хидравличните цилиндри и честотата на въртене на хидравличните двигатели.

Регулируемите дросели с обратни вентили се използват за дроселиране на потока в една посока и свободно преминаващ поток в обратната посока. Те имат два дроселови шибъра с регулиращи винтове и два обратни вентила за обратно връщане, вградени в корпуса. Потокът на работната течност от помпата преминава под ниско налягане през обратния вентил от входа към отвора на хидравличния двигател. Обратният поток на работната течност от отвора на хидравличния двигател към входа преминава под променливо дроселиране, в зависимост от регулирането чрез дроселиращия шибър.

Регулаторно контролиране на дебита
Регулиращите хидравлични устройства - регулатори, са предназначени да поддържат зададения дебит независимо от стойностите на спада на налягането в подадените и отведените работни течностни потоци. Към регулиращите хидравлични усройства спадат двулинейните регулатори с променлив дебит на изхода и стабилизиране в зависимост от температурата на работната течност, и трилинейни-с променлив дебит на изхода с отвеждане на излишния поток към друга хидравлична линия или хидравличния резервоар. Тези устройства се използват за поддържане на постоянен дебит независимо от промените в налягането. Регулаторът на дебита се състои от следните елементи. Дозиращ дросел. Компенсатор на налягане с пружина. С промяната на температурата и съответно на вискозитета на работната течност, се променя и спада на налягането. За да се намали влиянието на тези фактори, се използва специална форма на дроселираща тясна празнина.

Видът на регулатора на дебита зависи от конструкцията на компенсатора на налягането. Ако компенсаторът на налягането се намира последователно с дозиращия дросел, хидравличното устройство е двулинеен регулатор на дебита, ако е успоредно-трилинеен регулатор на дебита.

При двулинейните регулатори на дебита, дроселът за измерване и компенсаторът на налягане са подредени последователно. Компенсаторът на налягането може да се намира пред дросела на входа или след него на изхода. Спадът на налягането в регулирания дросел на двулинейния регулатор на дебита се явява отношение на пружинната сила на регулатора на налягане, към челната площ на шибъра и не зависи от последователността на подреждане на компенсатора на налягане-преди дросела или след него. Местоположението на компенсатора на налягане-на входа или изхода в двулинейните регулатори на дебита се определя от конструктивни съображения. Двулинейните регулатори на дебита при дроселиране на потока на работната течност могат да се раполагат на входа-първично управление, на изхода-вторично управление, и в отклонението.

При регулиране на дебита на работната течност на входа, регулаторът на дебита се монтира в напорната хидравлична линия на помпата след предпазния клапан, пред хидравличния двигател. Тази схема на дроселиране се препоръчва за хидравлични системи, при които се регулира скоростта на движение на хидравличния двигател, преодоляващ противоположната сила-положително съпротивление. В този случай пред регулатора на дебита действа натоварване, определяно от външното съпротивление на хидравличния двигател.

Когато се контролира дебита на работната течност на изхода, регулаторът на дебита се монтира на изхода на хидравличния двигател пред резервоара. Тази схема за контрол на дебита се препоръчва за хидравлични системи с едновременно натоварване-отрицателно, което движи буталния прът на хидравличния цилиндър или върти вала на хидравличния двигател по-бързо, отколкото дебита на работния течностен поток, определен от помпата. Запазва се основния недостатък на схемата за дроселиране-необходимостта от настройване на предпазния клапан до максималното налягане и ефекта на максималното налягане върху уплътнителните елементи на хидравличния цилиндър, дори когато той е на празен ход, т.е. с по-високо ниво на триене.

При управление на дебита в отклонението, регулаторът се монтира паралелно на хидравличния двигател. В тази схема регулатора ограничава дебита на подаване на работната течност, която постъпва в хидравличния двигател. Пропуска се само част от потока подаван от помпата в резервоара на хидравличната система. Ако задвижването спре, налягането в хидравличната система е ограничено от настройката на предпазния вентил и изтичането на течността през вентила отново се преобразува в топлина.

Основните технически параметри на двулинейните регулатори на потока са следните. Номинален регулируем дебит на работната течност-0.9, 2.4, 8 и 16l/min. Работно налягане за регулатори с дебит 0,9-4l/min-10МРа, за регулатори с дебит 6 и 16 l/min-до 31,5МРа.

Допустима температура на работната течност-от-20 до +70°C. Оптималният диапазон на изменение на кинематичния вискозитет на работната течност е от 15 до 380 mm2/s. Препоръчителната степен на чистота на работната течност - 18/16 клас по ISO4406-номинално 15 микрометъра.

От сравнението на дроселиращите и регулиращите хидравлични усройства за регулиране на дебита на работната течност, предимството е на регулаторите на дебита, които са комбинация от дросел с регулатор, поддържащ постоянен спад на налягането през дроселната междина.

За разлика от двулинейните регулатори на дебита, дозиращите и регулиращите отвори в трилинейните регулатори не са разположени последователно, а успоредно. В трилинейния регулатор на дебита компенсаторът на налягането регулира преливането на излишната част от потока на работната течност през специален канал в резервоара на хидравличната система или в отделна система. В трилинейния регулатор на дебита е вграден предпазен клапан, който ограничава максималното налягане. Тъй като излишната част от потока на работната течност се излива в резервоара, трилинейният регулатор на дебита може да се инсталира само в напорната хидравлична линия. Когато се свързва контролирания отвор с резервоара, хидравличната система може да бъде разтоварена от налягането. Налягането на изхода на помпата превишава налягането в хидравличния двигател само до големината на загубеното на налягане в дозиращия дросел, докато в двулинейния регулатор на дебита, помпата работи непрекъснато с максималното налягане на настроения предпазен клапан.

Трилинейните регулатори на дебита имат регулируем диапазон на работната течност от 0 до 195 l/min, а максималното налягане е 21МРа. За съвременните трилинейни регулатори с дебит на работната течност-380l/min, максималното налягане е 35МРа. Препоръчителната чистота на работната течност-16 клас по ISO 4406-номинално 25 микрометъра. Оптималната промяна на кинематичния вискозитет на работната течност е от 15 до 380 mm2/s. Допустимата температура на работната течност е от -20 до +90°С

Следователно, при използване на трилинейния регулатор на дебита на работната течност, загубите на мощност значително се намаляват, повишава се коефициентът на полезно действие - КПД, на хидравличното задвижване, намалява се топлоотделянето.

В хидравличните системи на чуждестранните пътностроителни машини основно се използват регулатори на дебита за дистанционно управление на скоростта на работните инструменти и изпълнителни механизми от водача в кабината. Това създава удобни условия за водача, значително увеличава производителността и качеството на извършваните технологични операции.Технически по-съвършенно и икономически по-ефективно, е управлението на скоростните режими на работа, с помощта на регулаторите на дебита с най-малка загуба на налягане и мощност. Повишава се КПД на хидравличното задвижване в сравнение с дроселното управление.