Меню

Гидроприводы для шаровых кранов

Гидроприводы для шаровых кранов

Объемный гидропривод представляет собой совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов крана посредством рабочей жидкости под давлением. Основным типом привода на кранах является насосный гидропривод. В зависимости от типа приводящего двигателя гидропривод бывает дизель-насосный и электронасосный.

Насосный гидропривод включает в себя насос, гидродвигатель (гидромотор, гидроцилиндр), распределительную и регулирующую аппаратуру и гидролинии. Часть насосного гидропривода, предназначенная для передачи движения от приводящего двигателя к механизмам, называется объемной гидропередачей. В кранах применяют в основном гидропередачи с разомкнутой циркуляцией жидкости, в которых одна из линий насоса является напорной и соединена с гидродвигателем, а другая — всасывающей и соединена с гидробаком. Гидропередача обеспечивает жесткую связь между входным и выходным звеньями, передавая создаваемое насосом давление к гидродвигателю через рабочую жидкость, заключенную в замкнутом пространстве.

В гидроприводе кранов применяют нерегулируемые насосы (с постоянным рабочим объемом). Для регулирования скорости выходного звена гидродвигателя используют гидропривод с комбинированным регулированием путем изменения частоты вращения вала насоса, дросселирования жидкости и поочередного подключения насосов к гидродвигателю.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В качестве жидкости в гидроприводах применяют в основном минеральные масла. Одна из важных характеристик масла — его вязкость, определяющая подвижность жидкости. Другими свойствами, которыми должно обладать масло, являются его стабильность при заданном давлении, широких границах изменения температуры (от —60 до +80 °С) и высоких скоростях, смазывающие, антикоррозионные, противопенные и другие особенности.

Насосы и гидромоторы. Насосом называется машина для создания потока жидкой среды. Насос преобразует сообщаемую ему приводящим двигателем — дизелем, электродвигателем механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости, которая по гидролинии транспортируется к гидродвигателю исполнительного механизма.

В насосе основным элементом является рабочий орган, под силовым воздействием которого на жидкую среду в камере жидкость перемещается. Рабочие органы выполняют в виде поршней или шестерен. По характеру процесса вытеснения жидкости насосы разделяют на поршневые, роторные, крыльчатые. На кранах в основном применяют поршневые и роторные насосы. Роторные насосы в свою очередь делятся на зубчатые и винтовые.

Наиболее широко распространены шестеренные роторно-вращатель-ные и аксиально-поршневые насосы и гидромоторы. Конструкция и принцип действия шестеренных и аксиально-поршневых насосов и гидромоторов описаны на примере кранов КС-5363 и КС-6471.

Шестеренный насос ИШ-10Е1 (рис. 9) состоит из корпуса и двух шестерен — ведомой и ведущей. Шестерни изготовлены заодно с валами. Корпус закрыт крышкой, закрепляемой болтами. Плавающие втулки являются подшипниками скольжения для валов и одновременно служат упорными подшипниками для торцов шестерен.

Для исключения перекосов втулок со стороны всасывающей камеры предусмотрена разгрузочная пластина. При вращении шестерен рабочая жидкость, заключенная во впадинах шестерен, увлекается из

Рис. 9. Шестеренный насос НШ-10Е1:
1 — корпус, 2, 5, 8 — уплотнения, 3 — втулки, 4, 11 — ведущая и ведомая шестерни, 6 — штифт, 7 — крышка, 9 — резиновое кольцо, 10 — болт
чий объем подаваемой

Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы (моторы). В аксиально-поршневых насосах жидкость вытесняется из неподвижных (или качающихся) рабочих камер в результате прямолинейного возвратно-поступательного движения рабочих органов (поршней) относительно этих камер.

В аксиально-поршневых гидромоторах энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию ведомого звена в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения рабочих органов.

На стреловых кранах для гидропривода применяют нерегулируемые аксиально-поршневые насосы и гидромоторы бескарданного типа со сферическим распределением.

Основными параметрами насосов и гидромоторов являются рабочий объем, частота вращения вала, давление, мощность, а также подача и крутящий момент (для гидромоторов).

Основные параметры наиболее применяемых аксиально-поршневых насосов приведены в табл. 3.

полости всасывания в полость нагнетания и как бы запирается в ней зубьями, вступающими в зацепление. Выходя из зацепления, зубья освобождают объем в полости всасывания, который заполняется очередной порцией жидкости. Часть жидкости, просочившейся по валам шестерни, поступает через отверстия в крышке и ведомой шестерне в полость всасывания. Резиновые уплотнения препятствуют просачиванию жидкости из корпуса насоса. Давление шестеренных насосов НШ-50, НШ-92 составляет 16 МПа. Число, стоящее в марке насоса после буквенного обозначения, означает работу жидкости в см3, за один оборот.

Таблица 3.
Параметры аксиально-поршневых насосов

Принцип действия насоса заключается в том, что крнвошипно-шатунный механизм, шарнирно соединяясь через свои шатуны с внутренней поверхностью поршня, приводит в движение поршни относительно блока цилиндров, которые в свою очередь перемещаются параллельно своей оси. При вращении вала кривошипа поршень перемещается вместе с цилиндром и одновременно относительно него.

Рис. 10. Схема аксиально-поршневого насоса:
1 — распределительный диск, 2 — блок цилиндров, 3 — поршень, 4

шатун, 5 — корпус, 6 — шарикоподшипник, 7, 9 — передняя, задняя крышки, 8 — вал

Располагая несколько цилиндров по окружности под углом к оси ведущего вала, получают принципиальную схему насоса с наклонным блоком.

Насос (гидромотор) (рис. 10) состоит из неподвижного распределительного диска, вращающегося блока цилиндров, поршней, шатуна и корпуса. Блок цилиндров шарнирно соединен с диском, а с помощью шатуна — шарнирно связан с валом.

Читайте также:  Как снять стартер на митсубиси галант видео

Жидкость подводится к блоку цилиндров и отводится от него через специальные окна, предусмотренные в корпусе насоса.

Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются объемными гидродвига-телями с возвратно-поступательным движением выходного звена. Выходное звено гидроцилиндров может быть штоком или плунжером. На кранах гидроцилиндры применяют для перемещения подвижных секций стрелы, подъема (опускания) стрелы и выдвижения (втягивания) выносных опор.

Наиболее распространены на кранах поршневые гидроцилиндры двустороннего действия. Эти гидроцилиндры имеют две рабочие полости: штоковую, в которой расположен шток, и противоположную — поршневую. В зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость (противоположная полость при этом соединяется со сливной линией), усилие и движение штока будут направлены в соответствующую сторону.

Гидроцилиндры механизма подъема стрелы крепят шарнирно со стороны корпуса и штока; гидроцилиндры перемещения секций стрелы — у корпуса с помощью сферических подшипников скольжения.

Поршень на конце штока крепят гайками. Для направления штока со стороны крышки служат втулки. Герметичность штоковой полости обеспечивают уплотнения.

На штоке рядом с поршнем установлен демпфер, предназначенный для смягчения удара поршня о переднюю крышку в конце его полного хода.

При подходе к внутреннему кольцу — крышке коническая поверхность демпфера во время дальнейшего движения штока вправо постепенно уменьшает зазор, через который жидкость выжимается поршнем из штоковой полости в штуцер. Поршень автоматически затормаживается в результате дросселирования масла через уменьшающуюся щель и штуцер.

При подаче рабочей жидкости в полость жидкость, проходя между торцом штока и цилиндром, давит на поршень, который вместе со штоком начинает медленно выдвигаться. При полном открытии отверстия цилиндра шток перемещается быстро. Жидкость из полости вытесняется в штуцер и далее попадает в сливную линию. При подаче жидкости в полость шток перемещается обратно и жидкость сливается через отверстие.

Источник

Шаровой кран

Шаровые краны обеспечивают 100% герметичность, надежны, служат длительное время, устойчивы к наличию загрязнений в жидкости.

С развитием технологии полимерных материалов уплотнения кранов стали обеспечивать очень надежное уплотнения в течении длительного периода, а сам краны стали одним из самых популярных устройств среду запорной трубопроводной арматуры, частично вытеснив задвижки.

Конструкция шарового крана

Рассмотрим устройство типичного шарового крана.

Шар должен быть соединен с ручкой. Это соединение может быть жестким, когда шар приварен к штоку, соединенному с ручкой или спрессован с ним, или, как в показанном примере плавающим, в этом случае в шаре изготавливается углубление, в которое помещаются грани штока. При сборке крана соединение фиксируется и при повороте ручки со с штоком будет вращаться и кран.

Шток соединяется с ручкой, для передачи вращения на штоке выполнены лыски, которые базируются в соответствующем пазу в ручке.

Для предотвращения протекания жидкости из под штока устанавливается уплотнение.

Конструкцию фиксирует втулка, а ручка прижимается к штоку при помощи гайки.

Разновидности шаровых кранов

Шаровые краны применяются во многих технических системах. Какие существуют разновидности и по каким параметрам они отличаются?

По характеру рабочей среды

Водопроводные шаровые краны состоят из корпуса, уплотнений, шара и штока, соединенного с рычагом для вращения шара. Эти шаровые краны характеризуются относительно простой конструкцией, корпус обычно состоит из дух частей, для подключения крана к трубопроводу в корпусе выполнена резьба. При больших диаметрах условного прохода кран может соединяться с другими элементами системы с помощью фланцев.

Гидравлические шаровые краны специально разработаны для работы в гидроприводе. Эти краны рассчитаны на работы на гидравлическом масле при давлении до 70 МПа. Корпуса таких клапанов, имеют более сложную конструкцию, имеют толстые стенки и изготавливаются из качественных легированных сталей. Уплотнения также способны работат на масле и обеспечивать герметичность при высоком давлении и высоких температурах.

К шаровым кранам, работающем в системах газоснабжения, пневматических системах предъявляются повышенные требования. Уплотнения этих кранов должны обеспечивать 100% герметичность, а при работе с газами достичь ее сложнее. Кран не должен пропускать газ в атмосферу. Элементы газовых шаровых кранов изготавливаются из коррозионно-стойких материалов, а сами краны подвергаются нормативным испытаниям.

По количеству коммутируемых линий

Если кран может направить жидкость от одного входного патрубка к двум другим, то такой кран называют трехходовым, простить о них можно в статье.

Четырехходовые шаровые краны имеют четыре патрубка, между которыми распределяются потоки жидкости. Такие краны могу выполнять роль смесителя или гидравлического распределителя.

По размеру проходного сечения

В неполнопроходных кранах диаметр отверстия меньше условного диаметра присоединяемой трубы.

По материалу корпуса

Корпуса шаровых кранов может изготавливать из обычной или нержавеющей стали, латуни, силумина, полипропилена, ПВХ. Клапаны из нержавеющей стали обычно применяются в системах с высоким давлением, чувствительным к коррозии, в пищевой, медицинской. Клапаны из полипропилена получили широкое распространение в системах водопровода. В коммунальном хозяйстве широко применяются шаровые краны из силумина и латуни. Краны из ПВХ используются в ирригации, водоснабжении.

По материалу уплотнения шара

Основным материалом для изготовления уплотнений является тефлон PTFE, он имеет низкое трение, хорошую химическую стойкость и высокую температуру плавления (

Читайте также:  Глушитель шевроле ланос цена в магазине

327 ° C). Однако тефлон имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, что негативно может сказаться на работе крана при сильном нагреве.

Альтернативными материалами для изготовления уплотнений являются ПТФЭ, полиамид, капролон, и даже керамика, но чем тверже материал, тем сложнее обеспечивать надежное уплотнение.

По типу управления

Самым простым и распространенным вариантом является ручное правление краном. Для регулирования на кране может быть установлена гнутая или литая ручка, бабочка.

Электрическое управление шаровыми крана мене распространено, но не менее полезно. Среди электрических кранов встречаются не только дискретные двухходовые или трееходовые, но и пропорциональные с фасонными отверстиями в шарах, для получения требуемых характеристик.

Обозначение шаровых кранов на схемах

На гидросхемах шаровой кран изображается следующим образом:

Для обозначения ручного управления на кране схематично изображуют ручку:

Достоинства и недостатки шаровых кранов

Шаровые выгодно выделяются на фоне другой запорно-регулирующей аппаратуры благодаря:

Факторами ограничивающими применение шаровых кранов являются:

Источник

Апгрейд: Новый взгляд на конструкцию шарового крана

Апгрейд: Новый взгляд на конструкцию шарового крана

Конструктор трубопроводной арматуры, изобретатель
Мороз Владимир Вадимович.

Пик роста производства шаровых кранов пришелся на начало 80-х годов, когда начали широкого использоваться при механической обработке станки с ЧПУ и появились такие уплотнительные материалы как фторопласт и полиуретан. Главными преимуществами шаровых кранов, которые обеспечили им успех, стали:

1) высокая герметичность затвора;
2) отсутствие застойных зон;
3) простота конструкции;
4) быстродействие;
5) удобный монтаж и эксплуатация;
6) низкий коэффициент гидравлического сопротивления;
7) длительный срок безаварийной работы;
8) благоприятные условия для диагностирования и очистки трубопровода;

Однако этому типу трубопроводной арматуры присущи и недостатки, основными из них являются:

1) постоянное прижатие седел к поверхности шара при помощи пружин, приводит к тому, что мягкое уплотнение трется о поверхность пробки и изнашивается (особенно при наличии твердых включений (песка) в рабочих средах), что в итоге сокращает срок эксплуатации крана. Кроме этого, поверхность шаровой пробки у крана, который длительное время находился в положении «закрыто», «зарастает» содержащимися в транспортируемой среде твердыми включениями, и при повороте пробки происходит сильный износ уплотнений седел. Применяемые для восстановления герметичности уплотнительные смазки не эффективны, они часто «коксуются» и забивают каналы, делая их не пригодными для дальнейшего использования;
2) сферическая поверхность пробки должна иметь правильную форму и высокую чистоту поверхности, а также покрыта износостойкими и коррозионностойкими материалами. Все это существенно увеличивает стоимость изготовления и ремонта шаровых кранов, особенно больших DN, что требует применения специального дорогостоящего оборудования для точной обработки сферы;

Имея в своей трудовой биографии большой опыт конструирования трубопроводной арматуры, автор статьи попытался найти такое техническое решение, которое позволило бы при сохранении всех основных преимуществ шаровых кранов, устранить перечисленные выше недостатки. При разработке новой конструкции было выделено ряд основных задач:

1) кран должен быть создан на базе шарового крана традиционной конструкции;
2) при эксплуатации должна быть обеспечена возможность корректировать износ уплотнительных элементов крана без его разборки и без применения уплотнительных смазок;
3) кран должен иметь уплотнение «металл по металлу»;
4) касание поверхности запорного органа с уплотнением должно происходит только в положении крана «Закрыто»;
5) кран должен иметь низкую себестоимость изготовления и высокую ремонтопригодность.

Для решения поставленной задачи были проанализированы существующие конструкции трубопроводной арматуры, такие как «Orbit Valve» фирмы «Cameron» (США), полнопроходный затвор производства ПТПА (г. Пенза), кран эксцентриковый НПЦ «АНОД» (г. Нижний Новгород), множество российских и европейских патентов.

Ниже приведено описание конструкции, которая в итоге была спроектирована на базе крана шарового DN100 PN100, выпускаемого многими арматурными предприятиями. По массогабаритным показателям и внешне новый шаровой кран практически не отличается от своего аналога (рис.1).


Рис.2
Кран предлагаемой конструкции ( рис. 2) имеет основные детали, такие как корпус из двух половинок, опоры пробки, уплотнение между полукорпусами аналогичные серийному образцу. В конструкцию крана, дополнительно в проходном отверстии пробки установлена втулка с возможностью поворота вокруг оси прохода. На втулке имеется паз, в который установлен рычаг для ее поворота и на концах втулки выполнены лыски, которыми она сопрягается с седлами. Седла установлены на, выполненных на пробке проточках, с возможностью перемещения в разные стороны при повороте втулки. Для возврата седел в исходное положение применены пружины. В полукорпусах неподвижно закреплены металлические уплотнительные диски.

В кране предлагаемой конструкции при повороте шаровой пробки при помощи рукоятки или привода, вместе с ней поварачиваются втулка, рычаг и размещенные на ней седла. При этом между сферическими поверхностями пробки, размещенными на ней седлами и неподвижно закрепленными в полукорпусах крана уплотнительными дисками имеется небольшой, но гарантированный зазор.

Наличие зазора исключает износ седел при повороте запорного органа и снижает момент при управлении краном. При приближении шаровой пробки к положению «закрыто», рычаг упирается в торец кольцевого паза, выполненном на верхней опоре (рис. 3) и поварачивает втулку, которая в свою очередь, раздвигает седла в противоположные стороны, герметизируя тем самым кран (рис. 4). Рычаг одним концом установлен в втулке и сверху зафиксирован верхней опорой в кольцевом пазу, поэтому дополнительного крепления не требует. При повороте пробки на открытие рычаг под действием пружины вместе с обечайкой возвращается в исходное положение, седла так же, под действием пружин возвращаются в исходное положение.

Читайте также:  Как определить что шаровый кран открыт

Для обеспечения возможности при эксплуатации корректировать износ уплотнительных элементов крана без его разборки и без применения уплотнительных смазок в конструкции предусмотрены регулируемые упоры (рис. 5).

Упоры установлены выше уплотнения верхней опоры, поэтому изолированы от рабочей среды и не требуют герметизации. Регулируемые упоры поворачивают верхнюю опору на требуемый угол, изменяя тем самым величину перемещения седел в закрытом положении крана, что позволяет изменять контактные давления в уплотнении, корректировать износ уплотнения в ходе эксплуатации и восстанавливать герметичность без разборки крана.

Подвижные седла изготовлены из коррозиоонностойкой стали или керамики и относительно пробки крана уплотнены резиновыми кольцами. Причем, резиновые кольца расположены на диаметре большем чем диаметр линии контакта подвижных седел с уплотнительными дисками (рис. 6). Уплотнительные диски герметизированы относительно корпуса, так же на диаметре большем, чем диаметр линии контакта подвижных седел с ними. Уплотнительные диски могут быть изготовлены из коррозиоонностойкой стали или бронзы, при этом форма и способ крепления позволяет им упруго деформироваться при перемещении подвижных седел и под действием давления рабочей среды, то есть самоуплотнятся. Упругая конструкция уплотнительных дисков, кроме того, снижает требования к точности изготовления сферы подвижных седел, так как позволяет «отслеживать» погрешности ее формы. При возникновении избыточного давления в корпусе крана уплотнительные диски прогибаются в обратную сторону, и происходит сброс давления с корпуса, что важно для жидких сред.

Для предлагаемой конструкции крана седла могут быть изготовлены из листовой стали с минимальными припусками в условиях обычного станочного парка небольшого предприятия. В качестве заготовки втулки может быть использована труба из «нержавеющей» стали близкого типоразмера. Пробка крана может быть отлита из обычной углеродистой стали и требуется обработка только трущихся поверхностей (рис. 7, 8).

Пробка является силовым элементом и воспринимает весь перепад давления в кране, поэтому требования к подвижным седлам снижаются и они могут быть изготовлены из такого перспективного материала как керамика, что практически исключает износ уплотнительных поверхностей в экстремальных условиях повышенных температур и агрессивных сред.

На рисунке 9 показан вариант крана с двумя рукоятками. В данном случае регулируемые упоры отсутствуют и на боковой поверхности верхней опоры выше ее уплотнения нарезан червячный сектор, который находится в зацеплении с червячным валом, соединенным со второй рукояткой. Рукоятки расположены таким образом, что блокируют друг друга. На рисунке 9 кран показан в положении «открыто», рукоятка, связанная с пробкой расположена вдоль оси трубопровода и блокирует рукоятку разведения седел.

Седла невозможно расклинить пока кран не будет закрыт и рукоятка, связанная с пробкой не станет перпендикулярно трубопроводу. На рисунке 10 кран показан в положении «закрыто», рукоятка, связанная с пробкой расположена перпендикулярно трубопроводу и ее блокирует рукоятка разведения седел. Кран невозможно открыть пока седла не будут разблокированы.

1) сэкономить средства, на уменьшении времени обработки поверхности пробки, отказе от использования специального точного сферообрабатывающего оборудования в пользу обычного универсального станочного парка, отказе от покрытия всей поверхности пробки хромом или никелем и ее последующем полировании;
2) сэкономить средства при доводке изделия и проведении испытаний запорного органа на герметичность, так как имеется возможность менять контактное давление в уплотнении крана, при этом отпадает необходимость в разборке крана и подгонке уплотнений, кран при регулировке может находиться под давлением;
3) продлить срок службы крана, так как в отличие от традиционной конструкции, отсутствует износ уплотнений при повороте пробки и трение, постоянно поджатых пружинами седел, по ее поверхности;
4) упростить обслуживание крана, так как в ходе эксплуатации имеется возможность откорректировать износ уплотнения и восстановить герметичность без разборки крана простым вращением регулируемых упоров, причем кран при этом может находиться под давлением;
5) на время проведения ремонтных работ, вращением регулируемых упоров, возможно, полностью заблокировать кран в положении «закрыто», исключив возможность самопроизвольного его открытия. Привод при этом может быть снять для проведения ремонтных работ;

Описанная конструкция может быть освоена на предприятиях выпускающих шаровые краны типа «пробка в опорах» от DN 50 до DN 500 на давление до 10 МПА на обычные и агрессивные среды с температурой до +200 °С, без дополнительных материальных затрат, с получением ощутимого экономического эффекта.

Если Вы хотите разместить свой обзор или интересную статью, Вы можете прислать её нам воспользовавщись формой обратной связи.

Обязательным условием размещения материала является соответствие тематики трубопроводной арматуры и инженерным системам.

Источник