Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Пропорциональный двухступенчатый распределитель непрямого хода типа WRZE

1.1 Особенности

1.2 Условные изображения

1.3 Маркировка

2. Конструкция. Принцип действия

2.1 Конструкция

2.2 Принцип работы

3. Технические данные

3.1 Общие данные

3.2 Гидравлические данные

3.3 Электрические данные (распределитель)

3.4 Электрические данные (управляющая электроника)

3.5 Встроенная электроника для типа WRZE

Список используемой литературы

Введение

Регулирование расхода осуществляется с помощью дросселя и предохранительного клапана. При этом поток от насоса делится на две части. Одна часть рабочей жидкости под давлением настройки предохранительного клапана направляется на слив в гидробак.

Остальная часть поступает в гидродвигатель. Величина расхода на слив определяется площадью проходного сечения предохранительного клапана, которая зависит от давления, создаваемого настройкой дросселя.

Величина расхода, поступающего в гидродвигатель, определяет его скорость. Клапаны управления потоком меняют его направление, т.е. направляют его в различные гидролинии, к различным потребителям.

Гидрораспределители - это аппараты, которые совмещают в себе функции управления и регулирования потока рабочей жидкости. Гидравлические распределители изменяют направление потока рабочей жидкости и регулируют величину потока (изменяют расход).

Различают гидрораспределители с закрытым центром и с открытым центром. В гидрораспределителях с закрытым центром золотник в нейтральном положении перекрывает поступление в него рабочей жидкости. Она направляется в предохранительный клапан и через него на слив.

Рабочая жидкость в гидросистеме находится под давлением настройки предохранительного клапана. Насос вынужден преодолевать это сопротивление. Регулирование потока осуществляется предохранительным клапаном. Здесь функцию дросселя выполняет золотник гидрораспределителя.

В гидрораспределителях с открытым центром рабочая жидкость при нейтральном положении золотника поступает в центральный канал в корпусе, а из него на слив в гидробак. Гидросистема в этом случае разгружена.

Насос преодолевает минимальное сопротивление, которое определяется перепадом давления, необходимым для движения потока на слив в гидробак.

В таких гидрораспределителях регулирование потока осуществляется за счет сброса части жидкости на слив при рабочем давлении в гидросистеме.

Предохранительный клапан при этом закрыт. Золотник во время своего движения открывает рабочее окно в полость гидродвигателя, но продолжает держать открытым проход на слив, постепенно уменьшая его.

Таким образом, площадь проходного сечения рабочего окна в гидродвигатель увеличивается, а на слив - уменьшается. В этом диапазоне происходит регулирование потока рабочей жидкости.

Положение золотника определяет величины расходов в гидродвигатель и на слив в гидробак. При полном закрытии сливного окна весь объем рабочей жидкости от насоса поступает в гидродвигатель, который развивает максимальную скорость движения.

Одноступенчатые и двухступенчатые гидрораспределители.

В промышленной гидравлике часто используются одно- и двухступенчатые гидрораспределители притычного исполнения. Они также находят применение и во многих образцах мобильной техники (асфальтоукладчики, строительные краны, коммунальные машины).

Одноступенчатые гидрораспределители управляют относительно небольшими расходами рабочей жидкости - до 80 дм3/мин. Их золотник часто приводится в движение непосредственно от сердечника электромагнита. При больших расходах требуются значительные усилия для перемещения силового золотника. Компактные электромагниты не могут с ними справиться. Чтобы преодолеть большие усилия, используют гидравлическое управление золотниками. В качестве гидроусилителя широко применяются такие же гидрораспределители маленького размера, которые часто называют пилотными (управляющими).

Пилотный распределитель управляет золотником большого распределителя. Такое сочетание гидроаппаратов называется двухступенчатым распределителем. На нижеприведенных рисунках показаны схемы одно- и двухступенчатых гидрораспределителей притычного исполнения. Здесь центральная часть является гидрораспределителем.

Рисунок 1 Гидрораспределитель одноступенчатый четырехходовой трехпозиционный (4/3) с электроуправлением постоянного тока, выполненный по ISO 4401, размер 3, NG 6

С обоих боков установлены электромагниты. Каждый электромагнит управляет движением золотника в одну сторону. В двухступенчатом гидрораспределителе пилотный золотник управляет основным. [3]

Рисунок 2 Гидрораспределитель двухступенчатый с пилотным электроуправлением постоянного тока

Пропорциональное управление.

Для дистанционного управления перемещением рабочих органов в гидроприводах находят применение гидрораспределители (ГР) с дискретными (включено-выключено) электромагнитами и дросселирующие гидрораспределители (ДГР). Выполняя по существу подобные функции реверса и остановки движения гидродвигателей (ДГР дополнительно сфункцией регулирования скорости), эти аппараты имеют кардинальные различия.

Первые отличаются предельной простотой конструкции и, соответственно, низкой стоимостью, способны работать при повышенной степени загрязненности рабочей жидкости, однако для регулирования скорости необходима дополнительная установка дросселей или регуляторов расхода. Вторые отличаются превосходными точностными и динамическими характеристиками, однако они значительно сложнее, требуют сверхпрецизионного изготовления основных деталей и наивысшего качества очистки рабочей жидкости, что многократно увеличивает их стоимость и снижает надежность при эксплуатации.

Рисунок 3 Пропорциональный электромагнит

Естественно возникает вопрос: а нельзя ли создать некоторое промежуточное конструкторское решение, позволяющее объединить преимущества ГР и ДГР, и, возможно исключить присущие им недостатки? Основой для такого решения явилось изобретение пропорционального электромагнита. В этом устройстве (рисунок 1) в отличие от дискретных электромагнитов постоянного тока предусмотрена конусная вставка 1 из немагнитного материала, изменяющая форму линий магнитного поля. В результате управляющий ток в катушке 2 создает электромагнитное поле, вызывающее продольное смещение ферромагнитного якоря 3 с силой, пропорциональной силе тока. Якорь взаимодействует с подпружиненным запорно-регулирующим элементом гидроаппарата (золотником, конусом предохранительного клапана, втулкой дросселя), причем наложение линейной характеристики пружины на силовую характеристику магнита показывает, что осевое смещение (ход) якоря пропорционально току управления.

Далее простейшим вариантом является установка пропорционального электромагнита на обычный ГР. В результате мы получаем дополнительную возможность "приоткрывания" золотника, т. е. регулирования скорости движения гидродвигателя, однако практика показывает, что это регулирование очень низкого качества. Причины - недостаточная точность позиционирования, нестабильность расходной характеристики из-за неточности осевого расположения рабочих кромок золотника, повышенный гистерезис в результате сухого трения в подвижных элементах, зависимость расхода от перепада давлений, ограниченные динамические возможности аппарата. Вся последующая история пропорциональной электрогидравлики направлена на борьбу с этими недостатками путем дальнейшего усовершенствования пропорциональных электромагнитов и управляющей электроники, установки дополнительных датчиков обратной связи (ДОС), повышения точности изготовления золотниковой пары, использования ДГР в первом каскаде усиления, введения компенсаторов перепада давлений на рабочих кромках.



Рисунок 4 Пропорциональный гидрораспределитель с электроуправлением

При этом пределом целесообразности соответствующих усложнений является сохранение конкурентоспособности по сравнению с ДГР. Если обычные дискретные гидроклапаны и гидрораспределители с высоким уровнем качества производятся достаточно большим количеством фирм в мире, то производство пропорциональной гидроаппаратуры с высоким уровнем качества и характеристик это удел немногих. На сегодня, к таким предприятиям можно отнести Atos spa., MOOG, Rexroth, Parker, Yuken. [2]

В данной работе рассмотрим особенности конструкции и принципа действия пропорционального двухступенчатый распределителя непрямого хода типа WRZE фирмы Rexroth

1. Пропорциональный двухступенчатый распределитель непрямого хода типа WRZE

1.1 Особенности

- двухступенчатый пропорциональный распределитель непрямого действия для управления направлением и величиной расхода

- управляется пропорциональными электромагнитами со съёмными катушками

- для установки на плате: расположение отверстий по DIN 24 340 часть 2 Form А, ISO 4401 и CETOP-RP121H (4WRZ..., NG 10 до 32) расположение отверстий по DIN 24 340 часть 2 Form B (5WRZ..., NG 52)

- Монтажные плиты по каталогу RD 45 054 и RD 45 060 (заказываются отдельно)

- по выбору - ручное срабатывание Тип 4WRZ 10...-7X/6EG24N9...K4.../M с присоединительным штекером и отдельной электроникой H/A/D 5733/97

- пружинное центрирование золотника

- тип WRZE со встроенной электроникой, интерфейс A1 или F1

- аналоговый усилитель тип VT-VSPA2-50-1X/... в формате еврокарты.

- цифровой усилитель тип VT-VSPD-1-1X/... в формате еврокарты.

- аналоговый усилитель тип VT 11 118 и тип VT 11 011 в модульном исполнении.

1.2 Условные изображения

С электрогидравлическим управлением и встроенной электроникой



Рисунок 5 Условные изображения распределителей типа WRZE

Рисунок 6 Пример резервированной и контролируемой гидравлической схемы управления для пресса с ходом вниз

При перемещении гидрораспределителя под внешним воздействием создаются две рабочие щели на входе и выходе гидродвигателя. При изменении внешнего воздействия меняется площадь дросселя и следовательно скорость гидродвигателя.

Применяют такой распределитель в следящих гидроприводах с автоматическим управлением. Для них характерно высокое быстродействие и точность отработки управляющих сигналов.

1.3 Маркировка

1 ячейка: Гидравлическое = H, управление Электрогидравлическое = Z управление.

2 ячейка: Только для WRZ: Отд. Электроника - без обозн. Встроенная электроника - E.

3 ячейка: Номинальный размер (10,16,25,32,52).

4 ячейка: Варианты схем.

5 ячейка: Номинальный расход в L/min при перепаде давлений ?p = 10 bar(85 = для номинального размера 10; 100 = 150 = для номинального размера 16; 220 = 325 = для номинального размера 25 ;360 = 520 = для номинального размера 32; 1000 = для номинального размера 52).

6 ячейка: 7X = серия 70 до 79 (одинаковые разм. для установки и присоед.).

7 ячейка: без обозн. - монтаж на плите; F - фланц. присоединение (NG52).

8 ячейка: 6E - распределитель со съёмными катушками.

9 ячейка: Электропитание управляющей электроники G24 = 24V постоянного тока (стандарт).

10 ячейка: без обозн. - без ручного срабат.; N9 - с закрытым ручн. срабат. гидропривод дистанционный двухступенчатый распределитель

11 ячейка: без обозн. - без спец . защиты; J - стойкий к морской воде.

12 ячейка: Подвод и слив управл. Потока( без обозн. - подвод отдельно, слив отдельно; E - подвод внутри, слив отдельно; ET - подвод внутри, слив внутри; T - подвод отдельно, слив внутри (для NG 52 и типа 4WRH - только без обозначения)).

13 ячейка: Электроподключение для WRZ( K4 - с приборным штекером DIN 43 650-AM2, без присоединительного штекера ,Присоединительный штекер заказ. отдельно), для WRZE(K31 = с приб. штекер. E DIN 43 563-AM6-3, без присоединительного штекера)

14 ячейка: без обоз. - для WRH и WRZ , для 4WRZE: A1 - входной сигнал ± 10 V, F1 - входной сигнал 4 до 20 mA.

15 ячейка: без обозначения -- без редукционного клапана, D3 - с редукционным клапаном ZDR 6 DP0-4X/40YM-W80

16 ячейка: M - уплотнения, NBR V - уплотнения FKM.

17 чейка: Другие данные.

2. Конструкция. Принцип действия

Рисунок 7 Тип 4WRZE...-7X/.

2.1 Конструкция

Пропорциональные распределители непрямого действия,типы 4WRZ... и 5WRZ... 4-ходовые распределители 4WRZ... управляются пропорциональными электромагнитами и служат для изменения направления и величины потока.

5-ходовые распределители 5WRZ... имеют один дополнительный выход “R“.

Состав: Основными частями являются: - клапан предуправления (9) с пропорциональными электромагнитами (5 и 6) - основной распределитель (10) с основным золотником (11) и центрирующей пружиной.

2.2 Принцип работы

При обесточенных электромагнитах (5 и 6) основной золотник (11) пружиной (12) удерживается в среднем положении - основной золотник (11) перемещается пропорционально электросигналу, подаваемому на клапан предуправления, напр., к магниту "b" (6) Тип .WRH...-7X/... > при смещении управляющего золотника (2) вправо управляющее давление поступает в полость (13) и смещает основной золотник (11) пропорционально входному электросигналу > соединяются каналы P с A и B с T через дросселирующие щели с прогрессивной расходной характеристикой - давление к клапану предуправления подаётся от внутреннего (P) или внешнего (X) канала - выключение электромагнита (6) > управляющий (2) и основной (11) золотники устанавливаются в среднее положение - при включениях возможно соединение каналов A с P и B с T (R) или B с P и A с T (R). Устройства ручного управления (по заказу) позволяют управлять распределителем помимо электромагнитов

3. Технические данные

3.1 Общие данные

Таблица 1

Тип	WRZE
Рабочее положение	Любое, предпочтительно горизонтальное
Внешняя температура	-20 до +50
Масса стыкового исполнения Исполнение .WRZ… (для WRZE… добавка 0,2 кг)	NG 10, кг	7,8
	NG 16, кг	13,4
	NG 25, кг	18,2
	NG 32, кг	42,2
	NG 52, кг	79,5
	Флан. присоед NG 52, кг	77,5

3.2 Гидравлические данные

Таблица 2

3.3 Электрические данные (распределитель)

Таблица 3

Тип	WRZE
Класс защиты	IP65
Вид тока	постоянный
Вид сигнала	аналоговый
Превышение входного сиглала, %	15
Максимальный ток, А	2,5
Сопротивление катушек	холодных, , v	2
	макс. температура, v	3
Длительность работы, %	100
Температура катушек,	До 150
Подключение	приборный штекер по E DIN 43 563-AM6-3
	присоед. штекер E DIN 43 563-BF6-3/Pg11)

3.4 Электрические данные (управляющая электроника)

Таблица 4

Встроенная электроника для WRZE
Потребляемый ток	, А	1,8
	пиковый	3
Входной сигнал	исполнение"A1", V
	исполнение "F1" mA	4 до 20

3.5 Встроенная электроника для типа WRZE

Маркировка контактов

Входной сигнал: положительный входной сигнал (0 до 10 V или 12 до 20 mA) на D и относительный потенциал на E соответствует соединению P с A и B с T.

Отрицательный входной сигнал (0 до - 10 V или 12 до 4 mA) на D и относительный потенциал на E соответствует соединению P с B и A с T.

У распределителя с одним электромагнитом на стороне “a” (исполнение золотника EA и W6A) положительный сигнал на D (0 до 10 V или 4 до 20 mA) и относительный потенциал на Е соответствует соединению P с B и A с T. Присоединительный кабель: - до длины 25 m тип LiYCY 5 x 0,75 mm2 - до длины 50 m тип LiYCY 5 x 1,0 mm2 Наружный диаметр 6,5 до 11 mm Экран подключать к PE со стороны питания.

Рисунок 8 Блок-схема и маркировка контактов у встроенной электроники

1) Контакты C и F не подключаются.

2) Контакт PE присоединяется к корпусу радиатора и распределителя

3) Защитный провод крепится к корпусу и крышке распределителя

4) Постоянная времени устанавливается извне от 0 до 2,5 s одинаково для Tauf и Tab

5) Регулирование входного тока



Характеристики

1) Номинальный расход 25 L/min при перепаде давлений на распределителе 10 bar

Рисунок 9 Зависимость расхода от входного сигнала

2) Номинальный расход 50 L/min при перепаде давлений на распределителе 10 bar

Рисунок 10 Зависимость расхода от входного сигнала

3) Номинальный расход 85 L/min при перепаде давлений на распределителе 10 bar

Рисунок 11 Зависимость расхода от входного сигнала

1 ?p = 10 bar постоянно

2 ?p = 20 bar постоянно

3 ?p = 30 bar постоянно

4 ?p = 50 bar постоянно

5 ?p = 100 bar постоянно

?p - перепад давлений на распределителе по DIN 24 311 (входное давление pP минус давление нагрузки pL, минус давление слива pT)

Переходная функция при ступенчатом электрическом входном сигнале, измерена при pSt = 50 bar

Рисунок 12 Переходная функция при ступенчатом электрическом входном сигнале

Размеры (для NG 10)

Монт. плиты: G 534/01 (G 3/4) без присоединения X и Y

G 535/01 (G 3/4) с присоединением X и Y

G 536/01 (G 1) с присоединением X и Y

Болты: 4 штуки M6 x 45 DIN 912-10.9; MA = 15,5 Nm

1 Основной распределитель

2 Клапан предуправления

3 Размер для исполнения '4WRZ...“

4 Размеры для исполнения 4WRZE...“

5 Пропорциональный электромагнит ''a“

6 Пропорциональный электромагнит ''b“

7 Присоед. штекер ''A“,

8 Присоед. штекер ''B“,

9 Пр. штекер по E-DIN 43 563,

10 Ручное управление ''N9“, закрытое

11 Заглушка для клапана с одним магнитом

12 Табличка клапана предуправления

13 Табличка основного распределителя

14 Встроенная электроника

15 Редукционный клапан

16 Уплотнительное R-кольцо 13 x 1,6 x 2; присоединения A, B, P, T

17 Уплотнительное R-кольцо 11,18 x 1,6 x 1,78; присоединения X, Y

18 Место для снятия присоединит. штекера

19 Соединительная плита (тип 4WRH...)

20 Установочная поверхность, расположение отверстий по DIN 24 340 Form А, ISO 4401 и CETOP-RP121H

Пример расчета пропорционального гидрораспределителя

В качестве гидрораспределителя выбран пропорциональный гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением РЭУ-10.

Вход: пост 0…12 В;

Номинальный расход: 30 л/мин;

Номинальное давление: 16МПа;

Габариты: 200х125х170 мм;

Вес: 12 кг.

Гидрораспределитель состоит из пропорционального электромагнита ПЭМ6, гидравлического потенциометра и цилиндрического золотника, выполняющего функции дросселя.

Дроссель имеет обратную электрическую связь.

Передаточная функция потенциометра

,

где - коэффициент передачи,

Расход через золотник управления при:

,

где

- коэффициент расхода, ; - диаметр золотника управления;

- максимальный ход золотника управления;  - давление на входе в дроссель.

Коэффициент усиления потенциометра по расходу

Коэффициент усиления потенциометра по давлению

Коэффициент обратной связи

Эффективная площадь основного золотника

.

Жесткость пружины основного золотника примем = 166500 Н/м.

Постоянная времени потенциометра

,

где m - масса основного золотника.



Относительный коэффициент демпфирования колебаний

,

где f - приведенный коэффициент вязкого трения, f = 0,5Ч104 НЧс/м.

Передаточная функция основного золотника

Т.к. дроссель расположен на выходе исполнительного органа:

,

Для упрощения расчетов примем

Список используемой литературы

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы : [учебник для вузов] / Т. М. Башта [и др.] .-- 2-е изд., перераб .-- М. : Машиностроение, 1982 .-- 423 с.

Размещено на Allbest.ru

...