Широкое применение для гидрораспределителей высоких расходов нашли двухкаскадные системы гидравлического управления.
Основным элементом этой системы является блок дистанционного гидравлического управления, представляющий собой гидроусилитель, предназначенный для дистанционного (до 20 м) управления перемещением золотников пропорционально перемещению рукоятки блока. Такие блоки также широко применяются для пропорционального управления регулятора насоса переменной подачи и др.
Блок гидравлического управления выполнен в виде регулятора давления, работающего по принципу регулируемого редукционного клапана с давлением на выходе, определяемом положением рукоятки блока.
На рис. 8 показана принципиальная схема гидравлического дистанционного управления, состоящая из источника питания - вспомогательного насоса 1, блока золотников дистанционного гидравлического управления 3 и гидрораспределителя 4. Каждый из золотников блока 3 управляет перемещением золотника гидрораспределителя 4 в одну сторону.
Рис.8.
1 - вспомогательный насос гидроуправления;
2 - предохранительный клапан насоса гидроуправления;
3 - блок золотников дистанционного гидравлического управления;
4 - гидрораспределитель;
5 - предохранительный клапан основного насоса;
6 - основной насос гидропривода;
7 - гидроцилиндр
При незначительном перемещении вниз одного золотника в системе управления создается давление, достаточное для преодоления усилия пружины, центрирующей золотник гидрораспределителя. Чтобы обеспечить дальнейшее перемещение золотника гидрораспределителя, необходимо значительно увеличить давление, для этого наклоняют рукоятку и перемещают плунжер вниз на большее расстояние. Регулировочная пружина блока управления рассчитана таким образом, что в конце диапазона точного регулирования золотника гидрораспределителя плунжер блока управления упирается в нажимной золотник. При дальнейшем нажатии на плунжер блока управления действует полное давление управления и золотник гидрораспределителя полностью проходит оставшийся участок хода. Такой принцип действия гидравлического управления позволяет преодолеть скачкообразный характер изменения усилия, необходимого для перемещения золотника гидрораспределителя, и расширить диапазон точного управления.
Золотник гидрораспределителя занимает положение, соответствующее давлению в линии управления. Таким образом достигается однозначная связь между положением рукоятки блока управления и положением золотника гидрораспределителя.
Полный ход золотника гидрораспределителя делится на три фазы: перекрытие, регулирование расхода (с помощью осевых регулировочных пазов) и полное открытие.
Фаза регулирования расхода занимает около одной трети полного хода золотника. Следовательно, при ручном управлении (без учета возможных зазоров в шарнирах рукоятки) около 70 % составляет "мертвый" ход.
Характеристика пружин золотников блока управления и тарированной пружины золотника гидрораспределителя выбраны таким образом, что точное регулирование хода золотника гидрораспределителя достигается только в фазе регулирования расхода. Доля фаз перекрытия и полного открытия ("мертвый" ход) составляет лишь 37 % хода рукоятки блока управления, а на фазу регулирования приходится 63 % хода рукоятки.
На рис. 9 приведена зависимость давления управления от перемещения золотника блока управления и золотника гидрораспределителя с условным проходом dy = 32 мм.
После очень малого хода золотника в блоке управления, давление в линии управления и усилие на рукоятке ступенчато увеличиваются. Такое увеличение усилия на рукоятке в начале и в конце фазы регулирования является дополнительным сигналом для машиниста, позволяющим ему хорошо "чувствовать" управление.
Расход рабочей жидкости в системе гидроуправления составляет 10 - 12 дм3/мин. При этом продолжительность включения золотника гидрораспределителей с условным проходом dy = 25 мм и 32 мм составляет 0,1 - 0,2 с при условии одновременного включения не более двух золотников.
Давление управления составляет от 1,8 МПа до 4,5 МПа при различной частоте вращения двигателя. Для гидрораспределителей рекомендуется применять блоки управления с диапазоном давления 0,65 - 1,9 МПа.
Рис. 9.
1 - давление в блоке гидроуправления;
2 - давление в камере золотника гидрораспределителя;
Д - зона точного регулирования;
П - фаза перекрыти
Блок управления основного типа с центральной рукояткой (рис. 10) имеет четыре золотника и предназначен для дистанционного управления двумя золотниками гидрораспределителя.
Возможно управление золотниками разных гидрораспределителей. Шарнирное крепление рукоятки блока позволяет управлять одним из четырех плунжеров или одновременно двумя плунжерами. При этом включается соответственно один или два золотника гидрораспределителя.
Все остальные типы блоков гидроуправления имеют аналогичную конструкцию корпуса и различаются способами крепления рукояток или педалей. В корпусе блока гидроуправления с педалями или с одной боковой рукояткой обрабатывают отверстия только для двух плунжеров, управляющих одним золотником гидрораспределителя.
Рис.10.
1 -рукоятка управления;
2 - защитный кожух;
3 - переключающая тарелка;
4 - сферическое соединение;
5 - плунжер;
6 - регулировочная пружина;
7 - возвратная пружина плунжера;
8 - золотник
В блоке управления с одной или двумя боковыми рукоятками (рис. 11) плунжеры и золотники перемещаются с помощью сегмента, жестко связанного с рукояткой управления. При повороте рукоятки обеспечивается управление только одним золотником. В сегменте сделаны три прорези, позволяющие фиксировать рукоятку управления в трех положениях. В блоках гидроуправления с пружинным возвратом фиксаторы не устанавливаются. Рукоятки возвращаются в исходное положение поддействием возвратных плунжеров.
Рис.11.
1 - шариковый фиксатор;
2 - сегмент;
3 - две независимые рукоятки управления
На рис. 12-а показан блок гидроуправления с одной или двумя боковыми рукоятками, фиксируемыми в любом положении. Фиксация рукояток достигается заклиниванием защелки на зажимном диске. В среднем положении рукоятка фиксируется шариком с пружиной. Без фиксации рукоятка отклоняется на 27°, с фиксацией - на 25°.
Блок гидроуправления с двумя независимыми педалями показан на рис. 12-6. Плунжер перемещается с помощью педали, а возвращается в исходное положение пружиной.
Рис. 12.
12 - а
12 - б
1 - свободное положение рукоятки;
2 - фиксированное положение рукоятки;
3 - поворотная рукоятка;
4 - шарик для стопорения рукоятки;
5 - стопорная защелка;
6 - зажимной диск;
7 - шариковый фиксатор для фиксирования рукоятки в среднем положении;
8 - ограничитель поворота педали;
9 - педаль
Система гидроуправления распределителями может работать при подключении к ней блока питания с пневмогидравлическим аккумулятором.
Это устройство предназначено для создания давления в гидролинии управления золотниками гидрораспределителей. Применение аккумуляторных блоков питания исключает необходимость установки специального насоса с элементами его привода, предохранительного клапана, всасывающих и напорных трубопроводов. В этом случае питание системы гидроуправления осуществляется от напорных гидролиний основного насоса.
Блок питания присоединяют к напорному трубопроводу насоса, а при установке сдвоенных насосов к обоим напорным трубопроводам. Блок питания состоит из логического гидроклапана "ИЛИ", редукционного, предохранительного, обратного клапанов; пневмогидроаккумулятора, в котором аккумулирование и возврат энергии происходит за счет сжатия и расширения газа. Гидроклапан "ИЛИ" пропускает поток рабочей жидкости при наличии давления в одной из подводящих гидролиний с одновременным запиранием другой подводящей гидролинии.
В начальный период золотники гидрораспределителей переключаются за счет разрядки пневмогидроаккумулятора. Пневмогидроаккумулятор заряжается через редукционный клапан при возникновении давления в напорной гидролинии одного из насосов. Максимальное давление настройки редукционного клапана составляет 3 МПа, давление настройки предохранительного клапана 4 МПа. Давление в пневмогидроаккумуляторе должно быть не более 1,2 МПа.
Аккумуляторные блоки питания расходуют на перемещение золотников гидрораспределителей ничтожно малую энергию и не имеют быстроизнашивающихся элементов. Кроме того, они имеют еще одно преимущество: в случае внезапного отказа двигателя на самоходной машине с помощью пневмогидроаккумулятора можно сделать 5 - 10 переключений гидрораспределителя, например, опустить стрелу с грузом на кране или снять реактивное давление в гидроцилиндрах при замене рабочего оборудования.
Сливные гидролинии блоков питания и гидроуправления не должны соединяться с напорными гидролиниями, так как давление в сливной гидролинии не должно превышать 0,08 МПа. Давление в напорной гидролинии должно быть не менее 0,6 МПа. Для зарядки пневмогидроаккумулятора необходимо запустить двигатель, в течение непродолжительного времени повысить его частоту вращения до максимального значения и одновременно включить один из гидроцилиндров, например подъема стрелы, чтобы давление в напорной гидролинии составляло не менее 3 МПа. После зарядки пневмогидроаккумулятора до 3 МПа редукционный клапан отключает блок питания от напорной гидролинии. В случае отказа редукционного клапана предохранительный клапан ограничивает давление управления (максимальное значение 4 МПа).