Распределители, их виды

Глава 4 

Распределители 

 

 

4.1. Основные типы распределителей 

 

Распределители - это устройства, предназначенные для пуска, останова и изменения направления движения потока сжатого воздуха. Условное обозначение распределителя дает информацию о числе линий (каналов) для прохода воздуха, числе позиций переключения и виде управления. Это

изображение, однако, не дает представление о конструкции  распределителя, а указывает только на его функциональные возможности. За позицию покоя принимается  позиция переключения распределителя с самодействующим возвратным устройством, например пружиной, которую занимают подвижные части распределителя, если он не находится под воздействием сигнала управления. Исходной позицией называется позиция переключения, которую принимают подвижные части распределителя после его монтажа на установке и включения источников энергии (питания сжатым воздухом и (или) электрическим током) и с которой начинается выполнение предусмотренной программы (последовательности) переключений. Конструкция распределителя оказывает существенное влияние на такие его характеристики, как срок службы, время переключения, усилие переключения, способ управления, виды присоединения к трубопроводам и размеры.

 По конструктивному  исполнению различают распределители  с запорными элементами:

•    клапанного (седельного) типа:

- шариковые, 

- тарельчатые (плоские);

•    золотникового  типа:

- с цилиндрическим золотником,

- с плоским золотником,

- с торцевым золотником.

 Распределители клапанного (седельного)типа

В этих распределителях каналы прохода сжатого воздуха открываются  и закрываются посредством шариковых, тарельчатых, дисковых или конических запорных элементов, которые взаимодействуют  с седлами соответствующей формы. Уплотнение по площади контакта запорного  элемента с седлом обычно достигается  за счет применения эластичных материалов в месте контакта. В клапанных (седельных) распределителях почти  нет деталей, подверженных износу (отсутствуют пары трения), поэтому они имеют большой срок службы. Кроме того, они также нечувствительны к загрязнениям и могут работать в неблагоприятных условиях. Однако для переключения таких распределителей

необходимо значительное усилие, чтобы преодолеть действие возвратной пружины или возвратного  давления.

 Распределители золотникового  типа 

В этих распределителях отдельные  каналы соединяются или разъединяются  посредством цилиндрических, плоских  или торцевых золотников.

 

4.2. 2/2-распределители 

2/2-распределитель имеет  две линии подвода/отвода воздуха  и две позиции переключения. В 

основном он используется как отсечной (запорный) распределитель, так как реализует только

функцию перекрытия или открытия прохода воздуха через себя, не имея возможности в закрытом

положении отводить воздух в атмосферу (в отличие от 3/2-распределителя).

 

4.3. 3/2-распределители 

С помощью 3/2-распределителя можно включать и выключать поток  воздуха. 3/2-распределитель

имеет три линии подвода/отвода воздуха и две позиции переключения. Дополнительный, по

сравнению с 2/2-распределителем, выхлопной канал 3(R) позволяет отключать  сигнал на выходе

распределителя, соединяя его  с атмосферой. В нормально закрытом распределителе в исходной

позиции шариковый клапан под воздействием пружины перекрывает  проток воздуха из линии питания 

1(Р) к выходному каналу 2(A). Канал 2(A) соединяется через  отверстие в толкателе и канал  3(R) с

атмосферой.

 

 

Рис. 4.1. 3/2-распределитель, нормально  закрытый, с шариковым запорным элементом 

 

Под действием внешней  силы толкатель нажимает на шарик  клапана, преодолевая силу возвратной

пружины и противодействующее давление сжатого воздуха.

В состоянии включения  канал 2(A) отсекается от выхлопного канала 3(R), сжимается возвратная

пружина и шарик отходит  от седла, открывая проток воздуха от канала питания 1(Р) к каналу 2(A), и 

на выходе распределителя появляется пневматический сигнал. Если устранить воздействие на

толкатель, распределитель вернется в исходное положение. В  данном случае распределитель имеет 

ручное или механическое управление. Требуемое для переключения распределителя управляющее 

усилие зависит от значения давления питания, силы поджатия пружины  и сил трения в

распределителе. Это усилие ограничивает размеры распределителя, поскольку с ростом проходного

сечения управляющее усилие также возрастает. Конструкция распределителя со сферическим

клапанным затвором очень  проста и компактна.

 

На схеме (рис.4.2) 3/2-распределитель 1.1 управляет перемещением штока  цилиндра одностороннего

действия 1.0. В исходном положении  канал подвода питания 1(Р) распределителя заблокирован, но

при нажатии на кнопку распределитель переключается и канал подвода  питания 1(Р) соединяется с

каналом 2(A), к которому подсоединена полость цилиндра. В нее начинает поступать сжатый воздух,

заставляющий поршень  перемещаться, сжимая возвратную пружину, установленную в штоковой

полости цилиндра. Если кнопка отпускается, то под действием пружины  распределитель

возвращается в исходную позицию, при которой канал 2(A) соединяется  через канал 3(R) с атмо-

сферой, выпуская воздух из поршневой полости цилиндра. Поршень  цилиндра под действием 

возвратной пружины втягивается, занимая исходное положение.

  99

 

 

Рис. 4.2. Принципиальная схема: управление цилиндром одностороннего действия

 

 

 

Рис. 4.3. 3/2-распределитель, нормально  закрытый, с клапаном тарельчатого типа, в позиции 

"Выключено" 

 

3/2-распределитель, представленный  на рис. 4.3, выполнен на базе  тарельчатого (дискового)

клапана. Это обеспечивает простое и эффективное уплотнение между запорным элементом и 

седлом. Время переключения невелико, поскольку такой клапан при небольшом его перемещении 

обеспечивает большое  проходное сечение. Как и распределитель со сферическим запорным

элементом, такой распределитель нечувствителен к загрязнениям и  имеет длительный срок службы.

3/2-распределители используются  в системах управления с цилиндрами  одностороннего действия 

или для выработки входных  сигналов управляющих распределителей.

  100

 

 

Рис. 4.4. 3/2-распределитель, нормально  закрытый, с клапаном тарельчатого типа, в позиции 

"Включено"

 

У нормально открытого 3/2-распределителя открыт проход сжатого воздуха из канала питания 1(Р) в

канал 2(A). В этом положении  каналы 1(Р) и 2(A) соединены между собой  через канал в запорном

элементе, тогда как последний, удерживаемый пружиной на седле, блокирует выхлопной канал 3(R).

При воздействии на толкатель  он сначала, вступая в контакт  с запорным элементом, блокирует  канал 

питания 1(Р), а затем, отрывая  запорный элемент от седла против силы действия пружины,

открывает проход от канала 2(A) к выхлопному каналу 3(R). При снятии воздействия с толкателя 

сначала более мощная пружина  запорного элемента без нарушения  контакта его с толкателем

сажает его на седло, блокируя канал 3(R), а затем пружина толкателя  возвращает его висходное

положение, открывая проход от канала питания 1(Р) к каналу 2(A).

Управление 3/2-распределителями может быть ручным, механическим или  пневматическим. Вид 

управления зависит от требований системы управления.

 

 

 

Рис. 4.5. 3/2-распределитель, нормально  открытый, с клапаном тарельчатого типа, в позиции 

"Выключено" 

 

  101

 

 

Рис. 4.6.3/2-распределитель, нормально  открытый, с клапаном тарельчатого типа, в позиции 

"Включено"

 

На представленной схеме  используется нормально открытый 3/2-распределитель, который в

исходном положении подает сжатый воздух в полость цилиндра одностороннего действия 1.0.

Поэтому шток цилиндра в  исходном положении выдвинут. При  воздействии на толкатель 

распределителя 1.1 рабочий  объем цилиндра через каналы 2(A) и 3(R) соединяется с атмосферой.

Шток цилиндра 1.0 под действием  возвратной пружины втягивается.

 

 

 

Рис. 4.7. Принципиальная схема: управление цилиндром одностороннего действия

 

3/2-распределитель золотникового  типа с двусторонним ручным  управлением 

Конструкция распределителя очень проста и компактна. Распределитель имеет две фиксированные 

позиции - открытую и закрытую. При смещении вручную золотника, имеющего вид втулки на

трубопроводе, канал питания 1(Р) соединяется с выходным каналом 2(A). При обратном

переключении канал 2(A) сообщается с атмосферой через канал 3(R), сжатый воздух удаляется из

системы. Такой распределитель используется для подключения питания  пневмосистемы сжатым

воздухом.

 

  102

Рис. 4.8. 3/2-распределитель золотникового  типа с ручным управлением, нормально  закрытый

 

3/2-распределитель с пневматическим  управлением 

Распределитель имеет  управляющий поршенек и возвратную пружину. В позиции покоя 

распределитель нормально  закрыт, так как канал питания 1(Р) блокируется дисковым запорным

элементом, а выходной канал 2(A) соединен посредством канала 3(R) с атмосферой. Распределитель

переключается поступающим  на его вход 12(Z) давлением сжатого  воздуха, прилагаемым к

управляющему поршеньку. При этом канал 1(Р) соединяется с  каналом 2(A). После снятия давления

в управляющем канале 12(Z) распределитель возвращается под действием  возвратной пружины в

исходную позицию (позицию  покоя). Клапан разъединяет каналы 1(Р) и 2(A). Выходной канал 2(A)

соединяется через канал 3(R) с атмосферой. 3/2-распределитель с односторонним пневматическим

управлением и возвратной пружиной выполняется нормально  закрытым и нормально открытым.

 

 

 

Рис. 4.9. 3/2-распределитель, с  пневматическим управлением и возвратной пружиной, в позиции 

"Выключено" 

 

 

 

Рис. 4.10. 3/2-распределитель, с  пневматическим управлением и возвратной пружиной, в позиции 

"Включено"

 

  103

Рис. 4.11. Принципиальная схема: непрямое управление цилиндром одностороннего действия

 

Распределитель с пневматическим управлением может применяться  в качестве входного элемента

при непрямом управлении цилиндром. Непрямой сигнал управления на выдвижение штока цилиндра

1.0 (рис. 4.11) подается 3/2-распределителем  с ручным управлением 1.2 на управляющий

распределитель 1.1, при включении  которого выдвигается шток цилиндра 1.0.

 

Конструкция рассматриваемого распределителя выполнена таким  образом, что для преобразования

нормально закрытого 3/2-распределителя в распределитель нормально открытый необходимо лишь

инверсировать (взаимно поменять местами) каналы 1(Р) и 3(R), a управляющую головку с каналом

12(Z) повернуть на 180°. Следует  также присвоить новое обозначение  каналу управления: 10(Z).

Если нормально открытый распределитель установить в рассмотренную  выше систему непрямого

управления, то в исходной позиции шток поршня окажется выдвинутым. После нажатия 

пневматической кнопки 1.2 шток цилиндра втянется.

 

 

 

Рис. 4.12. Принципиальная схема: непрямое управление цилиндром одностороннего действия

 

3/2-распределитель с непрямым  управлением от рычага с роликом 

Распределители с предварительным  каскадом усиления позволяют уменьшить  усилие управления.

Распределители, имеющие  каскад непрямого управления, называют распределителями с непрямым

управлением, а элемент  управления, осуществляющий функцию  предварительного каскада усиления,

- пилотным клапаном (или  пилотным золотником). К пилотному  клапану (рис. 4.14) подводится 

давление питания. Если нажать на рычаг с роликом, то открывается  пилотный клапан. Сжатый воздух

воздействует на мембрану, которая перемещает тарельчатый  запорный элемент главного клапана 

вниз. При этом происходит процесс последовательного переключения 3/2-распределителя: сначала 

прерывается соединение канала 2(A) с каналом 3(R), а затем канал 1 (Р) соединяется с каналом 2(A).

 

 

 

Рис. 4.13. Элемент непрямого  управления: слева выключен, справа включен 

 

Возврат распределителя в  исходное положение происходит после  отпускания рычага с роликом.

Благодаря этому закрывается  пилотный клапан. Воздух из-под мембраны вытекает через каналы

направляющей буксы толкателя  пилотного клапана. Управляющий  поршень главного клапана под

действием возвратной пружины  занимает исходное положение.

  104

 

 

Рис. 4.14. 3/2-распределитель с  непрямым управлением от рычага с  роликом, нормально закрытый

 

Конструкция этого распределителя позволяет применять его как  в качестве нормально закрытого, так 

и в качестве нормально  открытого распределителя. Она выполнена  таким образом, что канал 

питания 1(Р) и канал выхлопа 3(R) можно поменять местами, а управляющая  головка с каналом 12(Z)

может быть повернута на 180°.

 

Распределитель с управлением  от ломающегося рычага с роликом 

Распределитель с управлением  от ломающегося рычага включается только в том случае, если

переключающий толкатель  воздействует на ролик в одном  определенном направлении.

Распределитель устанавливается  в качестве конечного выключателя  для опроса положения втяги-