Золотниковый гидрораспределитель: принцип работы и признаки износа золотника

Навесное оборудование медленно опускается при рукоятке в нейтрали, механизм под нагрузкой движется медленнее, чем раньше, а рукоятка распределителя ходит туже. При таких признаках проверяют в том числе золотник гидрораспределителя.

Ниже разобрано, как устроен и работает золотниковый гидрораспределитель, почему он не бывает полностью герметичным, как изнашивается пара «золотник - корпус», какие признаки указывают на износ золотника и какие из них требуют проверки других узлов.

Что такое золотниковый гидрораспределитель

Гидрораспределитель направляет рабочую жидкость от насоса к гидроцилиндрам и гидромоторам и отводит её на слив. В золотниковом распределителе эту работу выполняет золотник - цилиндрическая деталь, которая перемещается вдоль своей оси в точно обработанном отверстии корпуса.

На золотнике чередуются уплотнительные пояски и кольцевые проточки, в корпусе выполнены кольцевые расточки, соединённые с внешними линиями. Линии обозначают буквами: P - подвод от насоса, T - слив в бак, A и B - рабочие линии к полостям гидроцилиндра или гидромотора. Пояски с острыми кромками перекрывают одни расточки и открывают другие, поэтому от положения золотника зависит, куда пойдёт поток.

Как работает золотник: позиции, линии и схема нейтрали

Распределитель описывают двумя числами. Число линий - сколько основных гидролиний к нему подключено, без линий управления и дренажа. Число позиций - сколько фиксированных положений может занять золотник. На гидравлических схемах каждой позиции соответствует квадрат, а распределитель записывают дробью: «4/3» означает четырёхлинейный трёхпозиционный распределитель.

У трёхпозиционного распределителя одна позиция нейтральная и две рабочие. В одной рабочей позиции линия P соединяется с A, а B - со сливом, в другой наоборот. Так шток гидроцилиндра выдвигается или втягивается.

Что происходит в нейтрали, зависит от исполнения золотника:

открытый центр - поток насоса в нейтрали возвращается в бак;
закрытый центр - линии в нейтрали перекрыты, давление в напорной линии сохраняется;
плавающая позиция - обе полости гидродвигателя соединены между собой и со сливом, и механизм может перемещаться под действием внешних сил.

На распределителях тракторов плавающая позиция встречается как дополнительная к нейтральной и двум рабочим.

Золотник перемещают рукояткой, электромагнитом или давлением управления. В нейтраль его возвращает пружина, а в рабочих позициях у части исполнений удерживает фиксатор.

Перекрытие и зазор: почему золотниковый распределитель не бывает полностью герметичным

Перекрытие показывает, на сколько должен сместиться золотник, прежде чем поясок начнёт открывать окно. Если поясок шире окна, перекрытие положительное: в начале хода золотник ещё ничего не открывает, и у распределителя есть зона нечувствительности. При нулевом перекрытии даже малое смещение золотника сразу даёт малое открытие, такие золотники применяют в следящих приводах. При отрицательном перекрытии окно приоткрыто уже в нейтрали, и утечки больше.

Чтобы золотник мог перемещаться, между поясками и отверстием корпуса нужен радиальный зазор. Он составляет единицы или десятки микрометров в зависимости от конструкции, но не исчезает, поэтому даже перекрытая поясками линия пропускает небольшое количество жидкости. Из-за этого нагруженный шток гидроцилиндра в нейтрали может медленно смещаться. С ростом зазора утечка увеличивается, и смещение становится заметнее. Если нагрузку нужно удерживать долго, в гидросистеме применяют запорные клапаны (гидрозамки) или тормозные клапаны.

Малый зазор делает пару чувствительной к загрязнению. Мелкие частицы набиваются в щель, и золотник начинает перемещаться рывками или заклинивает. Это явление называют облитерацией, то есть заращиванием щелей; в англоязычной литературе - silt lock.

Как изнашивается пара «золотник - корпус»

Золотник и отверстие корпуса работают как прецизионная пара. Риски и царапины вдоль поясков и в отверстии могут указывать на загрязнение рабочей жидкости, но окончательный вывод делают после осмотра и проверки. При тяжёлых условиях на поверхностях появляются задиры - следы схватывания металла.

С износом поясков и отверстия зазор растёт, а вместе с ним растут внутренние утечки: жидкость перетекает из рабочей линии на слив или из напорной полости в сливную.

Наружная течь по концам золотника связана с уплотнениями, а не с самой парой. Её причина может находиться и вне распределителя: в диагностических материалах по тракторам течь по уплотнениям рычагов связывают с ростом давления в сливной полости при засорённом фильтре на сливе.

Признаки износа золотника

Самопроизвольное смещение нагрузки в нейтрали: усадка навески, опускание стрелы или ковша. При износе поясков и отверстия утечка из рабочей полости растёт, и усадка увеличивается.
Медленное движение механизма под нагрузкой при исправном насосе: часть подачи уходит по увеличенному зазору на слив.
Нагрев рабочей жидкости и трубопроводов: при внутренних утечках часть масла постоянно уходит на слив.
Тугой ход, рывки, заедание или невозврат золотника в нейтраль. Возможные причины - загрязнение, риски и задиры на поясках, неисправность пружины или привода управления.
Наружная течь у концов золотника. Сама по себе она указывает на уплотнения, а не на износ пары.

Один и тот же признак может быть связан с разными узлами гидросистемы, поэтому ни один из них не является диагнозом золотника.

Как подтверждают износ золотника

Признак	Что ещё может быть причиной	Как проверяют
Смещение нагрузки в нейтрали	внутренние утечки в гидроцилиндре	сравнивают смещение штока при подключённой и отключённой магистрали, затем дефектуют распределитель
Медленное движение под нагрузкой	износ насоса, настройка предохранительного клапана	измеряют давление и расход в контрольных точках по документации машины
Нагрев жидкости и трубопроводов	перепускной и предохранительный клапаны, насос	проверяют давление и расход, температуру сравнивают с документацией
Тугой ход, заедание, невозврат	загрязнение, пружина, привод или сигнал управления	проверяют управляющий сигнал, затем разбирают и осматривают золотник и отверстие
Течь у концов золотника	уплотнения, давление в сливной полости, фильтр	проверяют давление в сливной полости и фильтр, затем уплотнения

Окончательно износ пары подтверждают при дефектовке. Распределитель снимают, разбирают, осматривают пояски и отверстие корпуса, измеряют диаметры и зазор и сравнивают их с документацией конкретного агрегата. Для прецизионной пары одного визуального осмотра недостаточно.

Что делают при износе: ремонт, восстановление или замена

Решение зависит от результатов дефектовки. Если размеры пары в допуске, а причина отказа - загрязнение, распределитель очищают, промывают и меняют уплотнения. Если зазор увеличен, восстанавливают пару. В описанных технологиях ремонта тракторных распределителей золотник подбирают к отверстию корпуса по размерным группам. Если на поясках и в отверстии есть риски и задиры, один подбор золотника без ремонта поверхностей может не дать нужного результата. Если корпус нельзя восстановить с сохранением геометрии, меняют распределитель или секцию. Ремонт не всегда выгоднее замены.

Если не устранить причину загрязнения, износ может повториться, поэтому одновременно проверяют фильтрацию и состояние рабочей жидкости.

После сборки распределитель проверяют на стенде: золотники должны свободно перемещаться и фиксироваться, утечки и давление срабатывания клапанов - соответствовать паспорту.

Разбирают и ремонтируют распределитель квалифицированные специалисты на отключённой гидросистеме, после сброса давления и опускания рабочего оборудования.

Главное о золотниковом гидрораспределителе

Золотниковый гидрораспределитель переключает потоки перемещением золотника с поясками в отверстии корпуса. Число линий и позиций, схема нейтрали и перекрытие определяют, как поведёт себя механизм. Радиальный зазор нужен для перемещения золотника, поэтому распределитель не бывает полностью герметичным, а с износом поясков и отверстия утечки растут. Смещение нагрузки, медленное движение, нагрев и заедание указывают на возможный износ пары, но подтверждают его сравнительной проверкой и дефектовкой.