Гидравлическая клапанная плита АКПП: принцип работы, основные неисправности, способы устранения

Гидравлическая клапанная плита АКПП: принцип работы, основные неисправности, способы устранения

Блок клапанов (гидроблок, гидравлическая клапанная плита) – один из наиболее важных узлов АКПП, включающий в себя: металлическую клапанную плиту с множеством каналов, в которых установлены клапаны регулировки, соленоиды (электроклапаны), датчики, аккумуляторы давления и другие элементы, отвечающие за работу коробки-автомат.

Принцип работы блока клапанов (гидроблока) достаточно прост: с помощью электрических сигналов от ЭБУ по определенным каналам происходит распределение давления трансмиссионной жидкости от маслонасоса в нужный барабан сцепления для переключения передач в АКПП, а также блокировки гидротрансформатора.

Сервоклапан линейный Yuken прямого управления для гидравлических компонентов

15 мая 2017

Разработки гидравлических компонентов последних лет делятся на два направления: разработки, связанные с модернизацией или снижением себестоимости уже существующих гидрокомпонентов с хорошими функциональными и эксплуатационными качествами, и высокотехнологические разработки, направленные на повышение конкурентноспособности продукции в условиях расширения первичного рынка и увеличения доли гидрокомпонентов с электроуправлением. В нашей статье мы хотим представить относящийся ко второму направлению — линейный сервоклапан.

Поводом для начала разработки данной продукции явилась необходимость в клапане управления с быстрым срабатыванием, надёжном, точном и с большой тяговой нагрузкой при использовании в высокоскоростных станках с ЧПУ для обработки металлических листов. Требования к данному виду станков заключались в: осевой нагрузке в 20

30 тонн, числе оборотов 300

2000 ударов в минуту (высокочастотный), высокой точности воспроизведения, высокоточной центровке.

Ранее в кривошипных прессах и станках, в которых использовались обычные гидрокомпоненты, для обеспечения вышеуказанных параметров использовались гидравлические сервоклапаны. Наша компания решила начать разработку высоконадёжного, энергосберегающего сервоклапана с ещё более быстрым срабатыванием, устойчивого к загрязнению (обладающий противоконтаминационными качествами) рабочего масла.

В основном, в гидрокомпонентах в качестве механизма переключения с электроуправления на гидроуправление пропорционального контроля или сервоконтроля используется либо сервоклапан с пропорциональными электромагнитами, либо сервоклапан с механизмом «сопло-заслонка» для двухступенчатого увеличения давления, но для достижения необходимых нам характеристик в таких клапанах наблюдались следующие недостатки:

• У клапана контроля потока, в котором используется пропорциональный электромагнит (рис.1), возникают проблемы со срабатыванием.

У сервоклапана с механизмом «сопло-заслонка» – большая потеря энергии. (Из-за того, что золотник приводится в действие за счет увеличения маленького крутящего момента, вырабатываемого электродвигателем, за счет использования механизма «сопло-заслонка» и за счет увеличения давления). Также необходима установка гидросхемы для подачи стабильного давления. Все это вызывает дополнительные затруднения. Более того, необходимо контролировать чистоту рабочего масла.

1. Якорь электромагнита
2. Катушка
3. Регулировка нейтрального положения золотника
4. Магнит регулировки нейтрального положения золотника
5. Магнит
6. Верхний магнитный полюс
7. Нижний магнитный полюс
8. Заслонка
9. Сопло
10. Пружина обратной связи
11. Гильза
12. Золотник
13. Демпфер
14. Внутренний фильтр
15. Порт цилиндра «B»
16. Возвратный порт «R»
17. Порт цилиндра «А»
18. Порт давления «P»

Гидравлические сервоклапаны с использованием линейного серводвигателя

Исходя из вышеизложенного, нами было принято решение начать разработку гидравлического сервоклапана с использованием линейного двигателя постоянного тока. Сначала мы приступили к разработке линейного двигателя, а также к разработке нижеуказанных новых технологий для гидравлических механизмов:

1. разработка малогабаритного высокоэффективного линейного двигателя с высокой мощностью с использованием магнита из неодима, железа, бора (Nd, Fe, В).
2. разработка сервоклапана с пониженной силой потока жидкости для повышения скорости срабатывания (пересмотр конструкции гильзы, золотника).
3. разработка системы контроля определения местоположения в целях повышения скорости срабатывания.
4. обеспечение отличных противоконтаминационных качеств.

В уже существуюших гидросервоклапанах ранее использовались линейные двигатели постоянного тока, но для создания магнитного поля в таких клапанах использовались магниты на основе сплава «Альнико» и электромагниты. Эти клапаны использовались в вальцовочных машинах, прокатных станках и линиях по производству стали. Клапаны данного типа были крупногабаритными и считались специальными клапанами для использования в неблагоприятных условиях работы. Используя постоянный магнит из редкоземельных металлов, неодима, железа и бора, мы ставили своей целью разработку универсальной продукции с малыми габаритами и с высокой мощностью.

Линейный двигатель, представленный в нашей разработке — с линейной обмоткой и называется LDM. Посредством монтажа постоянного магнита в магнитную схему создается постоянное магнитное поле. В это постоянное магнитное поле помещается катушка, на катушку подается электрический ток, и по закону левой руки Флеминга, катушка перемещается. Перемещение катушки в обе стороны возможно за счет мощности магнитного поля и способа подачи электрического тока. В общем случае движущую силу можно расчить по следующей формуле:

F — сила (H), B — плотность магнитного потока (Тл), I — сила тока (А), L — длина катушки (м)

Мы сконструировали гидромеханизм с малой силой потока, и спроектировали новый линейный двигатель с приводом от постоянного тока с малыми габаритами.

Сервоклапан линейный: работа и конструкция

Малопоточный скоростной линейный сервоклапан состоит из корпуса, линейного двигателя и датчика местоположения. Золотник клапана приводится в действие мощным и в тоже время малогабаритным линейным двигателем, а сам клапан снабжен специальным высокоскоростным усилителем, что позволяет устанавливать местоположение золотника автоматически. Благодаря всему этому наш клапан, по сравнению с обычным клапаном с механизмом «сопло-заслонка», обеспечивает намного более быстрое срабатывание. Данный малопоточный сервоклапан также выполнен и как управляющий клапан с большим потоком.

Конструкция малопоточного высокоскоростного линейного сервоклапана показана на рисунке 3. В корпус встроены сверхточнообработанные гильза и золотник, золотник соединен с катушкой в единое целое, и приводится в действие напрямую. Катушка в свою очередь работает, не соприкасаясь с постоянным магнитом и его корпусом, поэтому механическое запаздывание возникает только в части, где происходит трение золотника с гильзой. Более того, посредством использования диафрагмы клапана, исключено попадание рабочего масла в катушку.

Высокоскоростной датчик местоположения, во избежание воздействия постоянного мощного магнитного поля, расположен на противоположной стороне. Он также, для исключения трения, установлен на золотнике. Простота конструкции данного клапана, по сравнению с конструкцией сервоклапана с механизмом подвижного сопла-заслонки, очевидна.

Сервоклапан линейный: особенности

1. Сверхскоростное срабатывание.

Частота сигнала в сервоклапане с механизмом «сопло-заслонка» составляет обычно около 100-150 Гц. По сравнению с ним, частота сигнала в высокоскоростном линейном сервоклапане составляет около 450 Гц, при 100%-ном ступенчатом сигнале – 2 мс. И даже в клапане большого потока – частота около 100 Гц, при 100%-ном ступенчатом сигнале – около 8 мс.

2. Отличные противоконтаминационные качества.

При использовании сервоклапана с механизмом «сопло-заслонка» требуется рабочее масло со степенью загрязнения до 7 NAS, а в случае использования высокоскоростного линейного сервоклапана возможно использование масла со степенью загрязнения до 10 NAS.

В сервоклапане с механизмом «сопло-заслонка» высокое соотношение внутренней протечки масла, поэтому его производят с зазором диаметра (щелью) только в несколько мкм. В отличие от этого, в высокоскоростном линейном сервоклапане, где золотник приводится в действие напрямую от линейного двигателя, возможно увеличение зазора диаметра золотника. За счет этого достигаются отличные противоконтаминационные характеристики.

Таблица 1. Сравнительная таблица особенностей гидросервоклапанов различных конструкций

Подведем итоги

Как видно, соленоид является важным элементом в устройстве АКПП. При этом выход из строя указанных клапанов гидроблока нарушает работу всей автоматической коробки передач. Зачастую, основной проблемой является естественный износ соленоидов или их загрязнение.

С учетом того, что износа в процессе эксплуатации не избежать, то единственной мерой для увеличения срока службы является контроль чистоты трансмиссионной жидкости и регулярная ее замена вместе с фильтрами коробки автомат.

Также в ряде случаев рекомендуется промывка гидроблока и/или АКПП перед заменой масла в том случае, если уже заметны признаки и симптомы появления стойких загрязнений и отложений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.