Тыпы гідраўлічных рэгулюючых клапанаў

Гідраўлічныя рэгулюючыя клапаны служаць цэнтрам прыняцця рашэнняў у сістэмах гідраўлічнай энергіі. Кожная гідраўлічная схема залежыць ад гэтых кампанентаў для рэгулявання трох асноўных параметраў: кірунак патоку вадкасці, узровень ціску ў сістэме і хуткасць, з якой вадкасць рухаецца праз прывады. Разуменне тыпаў гідраўлічных рэгулюючых клапанаў вельмі важна для ўсіх, хто ўдзельнічае ў праектаванні, абслугоўванні або ліквідацыі непаладак гідраўлічных сістэм у розных галінах прамысловасці, ад вытворчасці да аэракасмічнай прамысловасці.

Класіфікацыя тыпаў гідраўлічных рэгулюючых клапанаў прытрымліваецца функцыянальнай структуры, якая заставалася паслядоўнай на працягу дзесяцігоддзяў гідратэхнічнай практыкі. Гэтая база падзяляе ўсе гідраўлічныя клапаны на тры асноўныя катэгорыі ў залежнасці ад таго, чым яны кіруюць. Накіраваныя клапаны вызначаюць, куды ідзе вадкасць. Клапаны рэгулявання ціску кіруюць сілай, даступнай у сістэме. Клапаны рэгулявання патоку рэгулююць хуткасць руху прывадаў. У кожнай катэгорыі існуе шэраг спецыялізаваных канструкцый, кожная з якіх распрацавана з улікам пэўных эксплуатацыйных патрабаванняў.

Разуменне класіфікацыі гідраўлічных клапанаў кіравання

Сістэма класіфікацыі тыпаў гідраўлічных рэгулюючых клапанаў, якая складаецца з трох слупоў, узнікла з практычнай інжынернай патрэбы: арганізаваць кампаненты па іх асноўнай функцыі ў гідраўлічным контуры. Гэтая класіфікацыя не з'яўляецца адвольнай. Ён адлюстроўвае фундаментальную фізіку гідраўлічных сістэм, у якіх магутнасцю вадкасці можна кіраваць праз накіраваную маршрутызацыю, рэгуляванне ціску або абмежаванне патоку.

Накіраваныя рэгулюючыя клапаны (DCV)кіраваць шляхам гідраўлічнай вадкасці праз сістэму. Калі аператар актывуе рычаг, каб выцягнуць цыліндр або павярнуць рухавік, накіраваны рэгулюючы клапан перанакіроўвае паток ад помпы да адпаведнага порта прывада. Гэтыя клапаны не рэгулююць ціск або расход непасрэдна; яны проста адкрываюць і закрываюць пэўныя шляхі вадкасці. Цыліндр падвойнага дзеяння патрабуе чатыроххадовага накіравальнага клапана з падлучэннямі для ціску помпы (P), зваротнага бака (T) і двума портамі прывада (A і B).

Клапаны рэгулявання ціску (PCV)падтрымліваць бяспечныя ўмовы працы, рэгулюючы сілу, наяўную ў сістэме. Гідраўлічны ціск уяўляе сабой назапашаную энергію, і празмерны ціск можа разарваць шлангі, пашкодзіць ушчыльненні або разбурыць кампаненты помпы. Клапаны рэгулявання ціску рэагуюць на змены ціску ў сістэме, адкрываючы шляхі разгрузкі да рэзервуара або абмяжоўваючы паток для падтрымання пэўных узроўняў ціску ў розных галінах контуру. Ахоўны клапан, устаноўлены на 3000 фунтаў на квадратны дюйм, адкрыецца, калі ціск у сістэме наблізіцца да гэтай мяжы, абараняючы наступныя кампаненты ад пашкоджання празмерным ціскам.

Клапаны рэгулявання патоку (FCV)вызначыць хуткасць прывада, рэгулюючы аб'ём вадкасці, якая праходзіць праз контур у адзінку часу. Хуткасць кручэння гідрацыліндра або рухавіка залежыць непасрэдна ад таго, колькі вадкасці ў яго паступае. Клапан рэгулявання патоку абмяжоўвае гэты аб'ём з дапамогай адтуліны або дроселя. Калі ўмовы нагрузкі змяняюцца падчас працы, кампенсаваныя клапаны рэгулявання патоку аўтаматычна рэгулююцца для падтрымання сталай хуткасці прывада незалежна ад змены ціску.

Гэта функцыянальнае падзел азначае, што аднаму гідраўлічнаму контуру звычайна патрабуецца некалькі тыпаў клапанаў, якія працуюць разам. Схема стралы мабільнага экскаватара можа выкарыстоўваць накіравальны клапан для выбару выцягвання або ўцягвання, ураўнаважвальны клапан для прадухілення падзення нагрузкі і клапан рэгулявання патоку для плыўнага руху. Разуменне таго, якія тыпы гідраўлічных рэгулюючых клапанаў вырашаюць задачы кіравання, з'яўляецца асновай эфектыўнага праектавання сістэмы.

Накіраваныя рэгулюючыя клапаны: кіраванне шляхамі патоку

Накіраваныя рэгулюючыя клапаны ідэнтыфікуюцца з дапамогай стандартызаваных абазначэнняў, якія апісваюць іх канфігурацыю. Абазначэнне прытрымліваецца фармату "спосабы і пазіцыі". Чатыроххадавой трохпазіцыйны клапан запісваецца як 4/3 (чатыры порта, тры пазіцыі пераключэння). Колькасць шляхоў адносіцца да вонкавых злучэнняў: звычайна на ўваходзе пад ціскам (P), вяртанні ў рэзервуар (T або R) і адным або больш працоўных портах (A, B, C). Колькасць пазіцый паказвае, колькі стабільных станаў пераключэння можа падтрымліваць клапан.

Найбольш распаўсюджанай канфігурацыяй у прамысловай гідраўліцы з'яўляецца чатыроххадавой трохпазіцыйны клапан (4/3). Гэтая канструкцыя забяспечвае нейтральнае цэнтральнае становішча, дзе клапан можа быць запраграмаваны для падлучэння партоў рознымі спосабамі ў залежнасці ад прымянення. Клапан з закрытым цэнтрам блакуе ўсе порты ў нейтральным становішчы, што дазваляе разгрузіць помпа. Клапан з адкрытым цэнтрам вяртае паток ад помпы непасрэдна ў рэзервуар пры нізкім ціску, зніжаючы спажыванне энергіі, калі праца не выконваецца. Канфігурацыя тандэм-цэнтр разгружае помпа, дазваляючы прывадам свабодна плаваць.

Унутраны механізм рэгулюючых клапанаў падзяляецца на дзве асноўныя канструкцыі: золотниковые клапаны і талеркавыя клапаны. Інжынерны кампраміс паміж гэтымі канструкцыямі вызначае дыяпазон іх прымянення.

Золатнікавыя клапаны выкарыстоўваюць цыліндрычны элемент з дакладна апрацаванымі кантамі, які слізгае ў адтуліне, каб закрываць і адкрываць адтуліны. Зазор паміж шпулькай і адтулінай павінен быць мінімальным (звычайна 5-25 мікрон), каб паменшыць унутраную ўцечку, але пры гэтым забяспечваць плаўны рух. Гэтая канструкцыя выдатна падыходзіць для прыкладанняў, якія патрабуюць некалькіх шляхоў патоку і плыўных пераходаў паміж пазіцыямі. Чатыроххадавыя трохпазіцыйныя золотниковые клапаны з пілотным кіраваннем з'яўляюцца стандартнымі ў мабільным абсталяванні, таму што яны могуць працаваць са складанай канфігурацыяй цэнтральнага порта. Аднак неабходны зазор азначае, што золотниковые клапаны маюць унутраную ўцечку, якая можа выклікаць дрэйф прывада пры працяглым утрыманні грузаў.

Тарэльчатыя клапаны выкарыстоўваюць дыскавы або конусны элемент, які прылягае да паверхні клапана, звычайна з дапамогай сілы спружыны і ціску на ўваходзе. У закрытым стане тарельчыка стварае кантакт метал-метал або эластамер-метал, дасягаючы нулявой уцечкі. Гэтая канструкцыя забяспечвае самы хуткі час водгуку і найбольшую прапускную здольнасць для дадзенага памеру канверта. Сучасныя кампактныя тарельчатыя накіравальныя клапаны, якія адпавядаюць стандартам DIN, могуць дасягаць частаты цыклаў, якая перавышае 100 аперацый у хвіліну, без вымернай уцечкі ў закрытым стане. Абмежаванне тарельчатых клапанаў з'яўляецца ў прыкладаннях, якія патрабуюць складанай маршрутызацыі патоку або прамежкавага пазіцыянавання.

Выбар паміж канструкцыямі шпулькі і талеркі адлюстроўвае іерархію прыярытэтаў у дадатку. Для заціскных прыстасаванняў высокага ціску або ўтрымання нагрузкі кранам, дзе нулявая ўцечка з'яўляецца абавязковай, указваюцца талеркавыя клапаны, нягледзячы на ​​​​іх абмежаванні ў гібкасці накіравання патоку. Для прымянення бесперапыннай мадуляцыі, такіх як элементы кіравання экскаватарам, золотниковые клапаны забяспечваюць неабходныя плыўныя пераходы, нават калі іх унутраная ўцечка патрабуе перыядычнай рэгулявання або замены зношаных кампанентаў.

Метады прывядзення ў дзеянне клапанаў накіраванага кіравання ўключаюць ручныя рычагі, механічныя кулачкі, пнеўматычныя пілоты, гідраўлічныя пілоты, электрамагнітныя аператары і прапарцыйныя электронныя элементы кіравання. Выбар залежыць ад таго, ці патрабуе прымяненне ўключэнне-выключэнне або бесперапыннае пазіцыянаванне, якая сіла даступная для прывядзення ў дзеянне, і неабходнасць дыстанцыйнага або аўтаматызаванага кіравання.

Клапаны рэгулявання ціску: бяспека і рэгуляванне сістэмы

Клапаны рэгулявання ціску падтрымліваюць цэласнасць сістэмы, прадухіляючы разбуральныя ўмовы залішняга ціску і ўсталёўваючы пэўныя ўзроўні ціску ў розных галінах ланцуга. Найбольш фундаментальным кампанентам кантролю ціску з'яўляецца ахоўны клапан, які дзейнічае як ахоўны стопор для ўсёй гідраўлічнай сістэмы.

Ахоўныя клапаны адкрываюцца, калі ціск у сістэме перавышае зададзены ліміт, перанакіроўваючы паток у рэзервуар і прадухіляючы далейшы рост ціску. Усе замкнёныя гідраўлічныя контуры патрабуюць абароны ахоўнага клапана. Без гэтай абароны заблакіраваны прывад або закрыты накіравальны клапан прывядзе да павышэння ціску, пакуль што-небудзь не выйдзе з ладу - як правіла, лопне шланг, сарвецца ўшчыльненне або пашкоджаны помпа. Ахоўныя клапаны характарызуюцца ціскам расколіны (дзе яны пачынаюць адкрывацца) і ціскам поўнага патоку (дзе яны праходзяць максімальны намінальны паток).

Унутраная канструкцыя ахоўных клапанаў падзяляецца на дзве катэгорыі са значна рознымі характарыстыкамі.

Ахоўныя клапаны прамога дзеяння выкарыстоўваюць ціск у сістэме, які дзейнічае непасрэдна на талерку або золотниковый элемент супраць рэгуляванай спружыны. Калі сіла ціску перавышае сілу спружыны, клапан адкрываецца. Прастата гэтай канструкцыі забяспечвае надзвычай хуткую рэакцыю, звычайна 5-10 мілісекунд, прычым некаторыя канструкцыі рэагуюць на працягу 2 мілісекунд. Такая хуткая рэакцыя эфектыўна абмяжоўвае скокі ціску падчас рэзкіх змен нагрузкі або спынення помпы. Аднак клапаны прамога дзеяння дэманструюць вялікае перавызначэнне ціску - розніца паміж ціскам расколіны і ціскам поўнага патоку можа складаць 300-500 PSI або больш. Пры высокіх хуткасцях патоку гэта перавызначэнне ціску можа ствараць значнае цяпло і шум, часам ствараючы характэрны "віск" гук перагружанага ахоўнага клапана прамога дзеяння.

У ахоўных клапанах з пілотным кіраваннем выкарыстоўваецца двухступеністая канструкцыя, у якой невялікі пілотны клапан кіруе большым элементам галоўнага клапана. Ціск у сістэме дзейнічае на пілотную ступень, якая выкарыстоўвае перапад ціску для дакладнага размяшчэння асноўнага золотника або талеркі. Гэтая канструкцыя забяспечвае значна больш жорсткі кантроль ціску з перавызначэннем, якое звычайна абмяжоўваецца 50-100 PSI нават пры поўным намінальным расходзе. Клапаны з пілотным кіраваннем працуюць цішэй і вылучаюць менш цяпла падчас разгрузкі. Кампрамісам з'яўляецца час рэагавання: стварэнне пілотнага ціску і перамяшчэнне галоўнага элемента клапана патрабуе прыкладна 100 мілісекунд, значна павольней, чым у канструкцый прамога дзеяння.

Павольная рэакцыя ахоўных клапанаў з пілотным кіраваннем стварае асаблівую ўразлівасць: падчас рэзкіх скокаў ціску клапан можа не адкрыцца дастаткова хутка, каб прадухіліць пашкоджанне. Сістэмы з хуткай зменай нагрузкі або частым пераключэннем накіраванага клапана часта выкарыстоўваюць гібрыдную стратэгію абароны. Невялікі хуткадзейны ахоўны клапан прамога дзеяння размешчаны крыху вышэй галоўнага пілотнага клапана. Пры нармальнай працы клапан з пілотным кіраваннем падтрымлівае стабільны ціск. Падчас пераходных скокаў клапан прамога дзеяння адкрываецца на працягу 5-10 мілісекунд, каб скараціць пік, а потым зачыняецца, калі кіраванне бярэ на сябе клапан з пілотным кіраваннем. Гэта спалучэнне забяспечвае максімальную абарону як ад скокаў, так і для стабільнага кантролю ціску.

Акрамя асноўных функцый скіду, спецыялізаваныя клапаны рэгулявання ціску адказваюць патрабаванням да канкрэтнай схемы:

• Рэдукцыйныя клапаныабмежаваць ціск у разгалінаваным контуры да ўзроўню, ніжэйшага за ціск асноўнай сістэмы. Аперацыя драбнення можа запатрабаваць 1000 PSI, у той час як асноўная сістэма працуе пры 3000 PSI. Рэдукцыйны клапан падтрымлівае больш нізкі ціск у контуры шліфавання, абараняючы адчувальныя кампаненты і прадухіляючы празмернае ўздзеянне на нарыхтоўку.
• Паслядоўныя клапанызастаюцца закрытымі, пакуль ціск на ўваходзе не дасягне зададзенага ўзроўню, затым адчыняюцца, каб забяспечыць паток да другаснай функцыі. У свідравальным станку паслядоўны клапан гарантуе, што цыліндр заціску завяршае свой ход (выклікаючы павышэнне ціску ў сістэме), перш чым дазволіць цыліндру свідра прасунуцца. Гэта прадухіляе свідраванне незамацаванай нарыхтоўкі.
• Клапаны процівагіпрадухіленне беглых нагрузак у вертыкальных або нагонных прыкладаннях. Гэтыя клапаны спалучаюць ахоўны клапан з пілотным кіраваннем і ўбудаваны зваротны клапан. Усталяваны ў зваротнай лініі прывада, клапан процівагі стварае супрацьціск, які падтрымлівае нагрузку. Ціск пілота з пашыранага боку мадулюе клапан, каб дазволіць кантраляваны спуск. Без ураўнаважваючых клапанаў гравітацыйныя нагрузкі падалі б свабодна, а нагрузкі, якія прыводзіліся ад рухавіка, перавышалі б. Канструкцыя ўключае ў сябе рэгуляваныя каэфіцыенты пілотнага каэфіцыента, з адаптыўнымі да нагрузкі клапанамі процівагі, якія аўтаматычна рэгулююць каэфіцыент пілотнага каэфіцыента ў залежнасці ад умоў нагрузкі для аптымізацыі стабільнасці і энергаэфектыўнасці.
• Разгрузачныя клапаныадводзіць паток помпы ў рэзервуар пры нізкім ціску, калі ціск у сістэме дасягае зададзенага значэння, аб якім сігналізуе знешні пілот. Гэтыя клапаны з'яўляюцца ў акумулятарных ланцугах і ланцугах высокага і нізкага помпаў. Калі акумулятар цалкам зараджаны, разгрузны клапан рэагуе на пілотны сігнал акумулятара і скідае паток помпы ў бак, зніжаючы спажыванне энергіі і выпрацоўку цяпла, падтрымліваючы ціск у акумулятары.

Клапаны рэгулявання патоку: кіраванне хуткасцю і хуткасцю

Клапаны рэгулявання патоку рэгулююць хуткасць прывада, абмяжоўваючы аб'ём вадкасці, якая праходзіць праз контур. Паколькі хуткасць прывада прама прапарцыйная хуткасці патоку (хуткасць = хуткасць патоку / плошча поршня), кантроль хуткасці патоку забяспечвае дакладнае рэгуляванне хуткасці для цыліндраў і рухавікоў.

Самая простая прылада рэгулявання патоку - гэта дросельная засланка або ігольчасты клапан - па сутнасці, гэта рэгуляваная адтуліна. Паварот рэгулявання стварае зменнае абмежаванне на шляху патоку. Хуткасць патоку праз адтуліну адпавядае залежнасці Q = CA√(ΔP), дзе Q — хуткасць патоку, C — каэфіцыент расходу, A — плошча адтуліны, а ΔP — перапад ціску на адтуліне. Гэта паказвае фундаментальнае абмежаванне простых дросельных засланак: хуткасць патоку залежыць як ад налады адтуліны, так і ад перападу ціску на ім.

Калі ціск нагрузкі змяняецца - напрыклад, калі цыліндр перамяшчаецца з гарызантальнай у вертыкальную арыентацыю, змяняючы гравітацыйную нагрузку - перапад ціску на дросельнай засланцы змяняецца. Гэта прыводзіць да змены хуткасці патоку, нават калі налада адтуліны застаецца пастаяннай. У выніку атрымліваецца нестабільная хуткасць прывада, якая змяняецца ў залежнасці ад умоў нагрузкі. Для прыкладанняў, дзе дастаткова прыблізнага кантролю хуткасці і кошт мае вырашальнае значэнне, простыя дросельныя засланкі застаюцца карыснымі. Аднак дакладныя прыкладанні патрабуюць кампенсацыі.

Клапаны рэгулявання патоку з кампенсацыяй ціску (PCFCV) вырашаюць праблему залежнасці ад нагрузкі, падтрымліваючы пастаяннае падзенне ціску на дазавальнай адтуліне незалежна ад змены нагрузкі. Клапан змяшчае два элемента: рэгуляванае дросселирующее адтуліну, якое задае патрэбны паток, і золотник кампенсатара, які рэагуе на зваротную сувязь па ціску.

Золотнік кампенсатара выконвае ролю механічнага рэгулятара ціску. Ён вызначае ціск на выхадзе і размяшчаецца так, каб падтрымліваць фіксаваны перапад ціску на дазавальнай адтуліне. Калі ціск нагрузкі павялічваецца, золотник кампенсатара рухаецца, каб павялічыць абмежаванне перад дазавальным адтулінай, падтрымліваючы ΔP пастаянным. Калі ціск нагрузкі памяншаецца, золотник раскрываецца далей. Паколькі ΔP застаецца нязменным, а плошча дазацыйнага адтуліны фіксаванай, хуткасць патоку Q застаецца амаль пастаяннай незалежна ад змен ціску ўнізе.

verhënnert lafend Lasten a vertikalen oder iwwerlafen Uwendungen. Dës Ventile kombinéieren e Pilotbetrieb Reliefventil mat engem integralen Kontrollventil. Installéiert an der Aktuator Retour Linn, schaaft de Géigebalance Ventil Réckdrock datt d'Laascht ënnerstëtzt. Pilotdrock vun der erweiderter Säit moduléiert de Ventil fir kontrolléiert Ofstamung z'erméiglechen. Ouni Géigebalanceventile géifen d'Schwéierkraaftlaascht fräi falen, a motorgedriwwe Lasten iwwerrannt ginn. Den Design enthält justierbar Pilotverhältnisser, mat Lastadaptive Géigebalanceventile, déi automatesch hire Pilotverhältnis upassen op Basis vu Laaschtbedéngungen fir Stabilitéit an Energieeffizienz ze optimiséieren.

Дынамічныя характарыстыкі клапанаў рэгулявання расходу з кампенсацыяй ціску залежаць ад таго, наколькі хутка золотник кампенсатара рэагуе на змены ціску. У мабільнай тэхніцы і будаўнічай тэхніцы, дзе ўмовы нагрузкі пастаянна мяняюцца, золотник кампенсатара падвяргаецца пастаяннай карэкціроўцы. Такі часты рух выклікае механічны знос шпулькі, спружыны і ўшчыльняльных паверхняў. Для вельмі дынамічных прымянення неабходна выкарыстоўваць клапаны рэгулявання патоку з загартаванымі золотниками, зносастойкімі пакрыццямі і высакаякаснымі спружынамі, каб прадухіліць заўчасную дэградацыю і падтрымліваць дакладнасць рэгулявання хуткасці на працягу ўсяго тэрміну службы клапана.

Тэмпературная кампенсацыя дадае яшчэ адзін пласт вытанчанасці. Глейкасць гідраўлічнага алею істотна змяняецца з тэмпературай - як правіла, яна становіцца ў 5-10 разоў менш, калі тэмпература павышаецца ад 20°C да 80°C. Паколькі паток праз адтуліну часткова залежыць ад глейкасці, хуткасць патоку можа змяняцца ў залежнасці ад тэмпературы алею нават у канструкцыях з кампенсацыяй ціску. Клапаны рэгулявання патоку з тэмпературнай кампенсацыяй уключаюць адчувальны да тэмпературы элемент, які рэгулюе эфектыўную плошчу адтуліны для процідзеяння зменам глейкасці, падтрымліваючы сапраўды пастаянны паток ва ўсім дыяпазоне працоўных тэмператур.

Абмежавана (магчымы дрэйф прывада)

Традыцыйныя гідраўлічныя клапаны працуюць у асобных станах: цалкам адкрытыя, цалкам закрытыя або пераключаныя паміж пэўнымі пазіцыямі. Прасунутыя праграмы, якія патрабуюць дакладнага пазіцыянавання, плыўных пераходаў хуткасці або кіравання зменнай сілай, патрабуюць бесперапыннай мадуляцыі клапана. Гэта патрабаванне прывяло да распрацоўкі электрагідраўлічных клапанаў, якія прымаюць электрычныя камандныя сігналы і забяспечваюць прапарцыйную рэакцыю або рэакцыю сервопривода.

Прапарцыйныя клапаны ўяўляюць сабой першы ўзровень бесперапыннага электрагідраўлічнага кіравання. Гэтыя клапаны выкарыстоўваюць электрычныя сігналы з шыротна-імпульснай модуляцыяй (ШІМ) для кіравання прапарцыйнымі саленоідамі, якія ствараюць зменную сілу на золотник клапана. Шляхам мадуляцыі электрамагнітнага току золотник клапана можна размясціць у любым месцы яго ходу, а не толькі ў асобных фіксатараў. Гэта дазваляе плаўна нарошчваць хуткасць прывада, дакладнае прамежкавае пазіцыянаванне і праграмуемыя профілі паскарэння.

Раздзяляльнасць кіравання прапарцыйнымі клапанамі залежыць ад якасці прапарцыйнага саленоіда і электрычнага драйвера. Сучасныя прапарцыйныя клапаны дасягаюць дазволу па становішчы лепш, чым 0,1% ад поўнага ходу, з часам водгуку звычайна ў дыяпазоне 50-200 мілісекунд. Гістэрэзіс (розніца ў становішчы паміж каманднымі сігналамі павелічэння і памяншэння) звычайна падтрымліваецца ніжэй за 3% ад поўнага ходу ў якасных прапарцыйных клапанах.

Прапарцыйныя клапаны прапануюць спрыяльнае суадносіны кошту і прадукцыйнасці для многіх прамысловых і мабільных прыкладанняў. Яны лепш пераносяць забруджванне вадкасцю, чым сервакраны, звычайна працуюць надзейна пры кодах чысціні ISO каля 17/15/12. Гэта робіць іх прыдатнымі для будаўнічага абсталявання, сельскагаспадарчай тэхнікі і прамысловых прэсаў, дзе не патрабуецца абсалютная дакладнасць, але важны плыўны, кантраляваны рух. Гідраўлічны экскаватар выкарыстоўвае прапарцыйныя клапаны, каб забяспечыць аператару дакладны кантроль над рухамі стрэлы, рукояті і каўша, што дазваляе выконваць далікатныя аперацыі, захоўваючы пры гэтым надзейную працу ў забруджаным асяроддзі.

Сервоклапы ўяўляюць сабой найвышэйшы ўзровень дакладнасці гідраўлічнага кіравання. У адрозненне ад прапарцыйных клапанаў, якія проста пазіцыянуюць золотник на аснове электрычнага ўваходу, серварвентылі ўключаюць у сябе ўнутраныя контуры зваротнай сувязі, якія бесперапынна параўноўваюць фактычнае становішча золотника з загаданым становішчам і ўносяць карэкцыі. Гэта ўнутранае кіраванне з замкнёным контурам у спалучэнні са складанай канструкцыяй з выкарыстаннем крутоўных рухавікоў і пілотных прыступак засланкі-сопла забяспечвае час водгуку менш за 10 мілісекунд і дакладнасць пазіцыянавання, якая перавышае 0,01% ад поўнага ходу.

Да прадукцыйнасці сервоприводов прад'яўляюцца строгія патрабаванні. Унутраныя зазоры ў сервоклапанах надзвычай шчыльныя - звычайна 1-3 мікрона - што дазваляе мінімальную ўнутраную ўцечку, але стварае надзвычайную адчувальнасць да забруджвання. Адна часціца зносу, памер якой перавышае зазор золотника, можа прывесці да таго, што клапан затрымаецца або выйдзе з ладу. Прамысловы вопыт нязменна паказвае, што забруджванне вадкасці з'яўляецца прычынай 70-90% адмоваў гідраўлічных кампанентаў, прычым сервоклапаны з'яўляюцца найбольш уразлівымі кампанентамі.

Указанне серваклапанаў азначае поўнае абавязацельства сістэмы. Дасягненне і падтрыманне чысціні ISO 16/13/10 патрабуе высокаэфектыўных фільтраў (звычайна β25 ≥ 200), частага адбору і аналізу проб алею, герметычных рэзервуараў з паветраадводнымі вентылятарамі, якія ўключаюць фільтраванне, строгіх працэдур чысціні зборкі і комплекснага навучання аператараў. Сама па сабе сістэма фільтрацыі можа каштаваць даражэй, чым сервоклапан. Арганізацыі, якія разглядаюць тэхналогію серваклапанаў, павінны разумець, што кошт пакупкі клапана - гэта толькі пачатак; рэальны кошт заключаецца ў падтрыманні звышчыстых умоў вадкасці, ад якіх залежыць прадукцыйнасць серваклапана.

Крытэрыі адбору і галіновыя стандарты

Выбар адпаведных тыпаў гідраўлічных рэгулюючых клапанаў патрабуе сістэматычнай ацэнкі ўмоў працы, патрабаванняў да прадукцыйнасці і меркаванняў жыццёвага цыкла. Працэс адбору звычайна праходзіць па структураванай схеме.

Працоўныя параметры вызначаюць гранічныя ўмовы, у якіх павінен функцыянаваць клапан:

• Максімальны ціск у сістэме:Клапаны павінны мець рэйтынг, які перавышае пікавы ціск у сістэме з адпаведным запасам трываласці (звычайна ад 1,3x да 1,5x працоўнага ціску)
• Патрабаванні да расходу:Прапускная здольнасць клапана павінна перавышаць максімальную патрэбнасць контуру, каб пазбегнуць празмернага падзення ціску і вылучэння цяпла
• Сумяшчальнасць з вадкасцямі:Матэрыялы ўшчыльненняў і матэрыялы корпуса клапана павінны супрацьстаяць дэградацыі гідраўлічнай вадкасці (нафтавае масла, вада-гліколь, сінтэтычныя эфіры і г.д.)
• Дыяпазон працоўных тэмператур:Ўшчыльнення і змазкі павінны працаваць пры чаканых экстрэмальных тэмпературах
• Частата цыклу:Клапаны, якія падвяргаюцца хуткім цыклам, маюць патрэбу ў канструкцыі, устойлівай да стомленасці і зносу

Функцыянальныя патрабаванні вызначаюць, якая катэгорыя клапана і якія асаблівасці неабходныя:

• Для кіравання напрамкам:Колькасць партоў, колькасць пазіцый, стан цэнтра, патрабаванне да нулявой уцечкі, пілотная эксплуатацыя
• Для кантролю ціску:Настройка рэльефу, характарыстыкі перакрыцця, магчымасць дыстанцыйнай вентыляцыі, грузападымальнасць
• Для кантролю патоку:Кампенсацыя ціску, тэмпературная кампенсацыя, метр у супраць метр, дыяпазон рэгулявання

Метад прывядзення ў дзеянне залежыць ад наяўных сігналаў кіравання і патрабаванняў аўтаматызацыі:

• Ручное кіраванне для рэдкіх рэгуляванняў або аварыйнага кіравання
• Гідраўлічны пілот для дыстанцыйнага кіравання з дапамогай гідраўлічных сігнальных ліній
• Пнеўматычны пілот на аб'ектах з існуючымі сістэмамі сціснутага паветра
• Праца электрамагніта для кіравання электрычным уключэннем-выключэннем і інтэграцыяй ПЛК
• Прапарцыйнае/сервакіраванне для бесперапыннай мадуляцыі і пазіцыянавання па замкнёным контуры

Стандартызацыя праз ISO/CETOP дае значныя практычныя перавагі. Стандарт ISO 4401 вызначае мантажныя памеры інтэрфейсу для гідраўлічных клапанаў. Клапаны розных вытворцаў, якія адпавядаюць аднолькавай схеме мантажу ISO (напрыклад, ISO 03, звычайна званы CETOP 03 або NG6/D03), можна замяняць на адной падкладцы або калектары без мадыфікацыі. Гэтая стандартызацыя:

• Спрашчае склад запасных частак (можна замяніць некалькі марак)
• Скарачае час распрацоўкі (стандартныя інтэрфейсы выключаюць індывідуальныя канструкцыі мантажу)
• Палягчае мадэрнізацыю (клапаны з больш новай тэхналогіяй могуць непасрэдна замяніць старыя канструкцыі)
• Прапускная здольнасць клапана павінна перавышаць максімальную патрэбнасць контуру, каб пазбегнуць празмернага падзення ціску і вылучэння цяпла

Мантажны памер ISO становіцца папярэднім фільтрам пры выбары клапана. Пасля вызначэння неабходнай хуткасці патоку інжынеры выбіраюць адпаведны памер ISO, а затым ацэньваюць канкрэтныя мадэлі клапанаў у гэтай катэгорыі памеру.

Забруджванне вадкасцю і цэласнасць сістэмы

Клапаны рэгулявання патоку рэгулююць хуткасць прывада, абмяжоўваючы аб'ём вадкасці, якая праходзіць праз контур. Паколькі хуткасць прывада прама прапарцыйная хуткасці патоку (хуткасць = хуткасць патоку / плошча поршня), кантроль хуткасці патоку забяспечвае дакладнае рэгуляванне хуткасці для цыліндраў і рухавікоў.

Механізмы заражэння пашкоджваюць клапаны некалькімі шляхамі:

• Інтэрферэнцыя часціцадбываецца, калі цвёрдыя забруджвання трапляюць у зазор паміж рухомымі элементамі клапана і адтулінай. У золотниковых клапанах часціцы могуць забіваць дакладна апрацаваныя паверхні або закліноўваць паміж золотником і корпусам, выклікаючы прыліпанне. У тарельчатых клапанах часціцы могуць перашкаджаць правільнай пасадцы, што прыводзіць да ўцечкі. Асабліва ўразлівыя сервоклапаны з зазорамі 1-3 мікрон - адна часціца памерам 5 мікрон можа прывесці да поўнага выхаду з ладу.
• Абразіўны зносадбываецца, калі цвёрдыя часціцы праходзяць праз адтуліны клапана і ўшчыльняльныя паверхні з высокай хуткасцю. Гэта паступова раз'ядае матэрыял, павялічваючы зазоры і зніжаючы эфектыўнасць герметызацыі. З часам дакладнасць кантролю патоку пагаршаецца, кантроль ціску становіцца недакладным, а ўнутраная ўцечка павялічваецца.
• Дэградацыя ўшчыльненняпаскараецца, калі забруджвальнікі ўключаюць ваду, кіслоты або несумяшчальныя хімічныя рэчывы. Гэтыя рэчывы атакуюць эластамеры і выклікаюць набраканне, зацвярдзенне або раскладанне. Нават невялікая колькасць вады (усяго 0,1% па аб'ёме) можа паменшыць тэрмін службы ўшчыльнення на 50% і больш.
• Цеплавыя эфектыпраблема ўскладняецца: забруджаныя сістэмы награваюцца з-за павелічэння трэння і зніжэння эфектыўнасці. Больш высокія тэмпературы паскараюць акісленне алею, у выніку чаго ўтвараецца больш забруджвальных рэчываў, ствараючы самаўзмацняльны цыкл адмоваў.

Коды чысціні ISO 4406 забяспечваюць галіновы стандартны метад колькаснага вызначэння забруджвання вадкасці. Код выкарыстоўвае тры лічбы, якія ўяўляюць колькасць часціц пры трох парогавых значэннях памеру: 4 мікрон, 6 мікрон і 14 мікрон. Кожная лічба адпавядае дыяпазону часціц на мілілітр вадкасці. Напрыклад, код ISO 18/16/13 паказвае:

• Код 18 пры ≥4 мкм: ад 1300 да 2500 часціц/мл
• Код 16 пры ≥6 мкм: ад 320 да 640 часціц/мл
• Код 13 пры ≥14 мкм: ад 40 да 80 часціц/мл

Больш нізкія лічбы кода ISO азначаюць больш ачышчальную вадкасць. Кожнае памяншэнне на адну кодавую лічбу азначае памяншэнне колькасці часціц прыкладна на 50%.

Стратэгія сістэмнай фільтрацыі павінна быць накіравана на ўзровень чысціні, неабходны найбольш адчувальным кампанентам. Схема, якая змяшчае сервоклапан, павінна падтрымліваць ISO 16/13/10 ва ўсім, нават калі іншыя кампаненты могуць пераносіць больш брудныя ўмовы. Для гэтага звычайна патрабуецца:

• Высокаэфектыўныя фільтры з бэта-каэфіцыентам β25 ≥ 200 (выдаленне 99,5% часціц памерам больш за 25 мікрон)
• Некалькі пунктаў фільтрацыі (фільтры ўсмоктвання, напору і зваротнай лініі)
• Аўтаномная фільтрацыя ў нырачнай пятлі для бесперапыннага кандыцыянавання вадкасці
• Герметычны рэзервуар з адфільтраванымі вентылятарамі
• Рэгулярны аналіз алею з падлікам часціц
• Строгія працэдуры падчас тэхнічнага абслугоўвання і ўстаноўкі кампанентаў

Сістэма фільтрацыі павінна апрацоўваць увесь аб'ём сістэмы некалькі разоў на гадзіну. Агульная спецыфікацыя заключаецца ў фільтрацыі агульнага аб'ёму вадкасці не менш за 3-5 разоў на гадзіну падчас працы з дадатковай фільтрацыяй па нырачнай пятлі, якая бесперапынна паліруе алей.

Акрамя забруджвання часціцамі, дэградацыя вадкасці ў выніку акіслення, тэрмічнага разбурэння і траплення вады патрабуе перыядычнага аналізу і замены вадкасці. Сучасныя гідраўлічныя вадкасці ўключаюць пакеты прысадак, якія падаўжаюць тэрмін службы, але гэтыя прысадкі з часам высільваюцца. Адбор проб вадкасці праз рэгулярныя прамежкі часу (звычайна кожныя 500-1000 гадзін працы для крытычна важных сістэм) забяспечвае ранняе папярэджанне аб дэградацыі да пашкоджання кампанентаў.

Эканамічны аргумент для барацьбы з агрэсіўным забруджваннем пераканаўчы. У той час як высакаякасныя фільтры і строгія пратаколы тэхнічнага абслугоўвання павялічваюць эксплуатацыйныя выдаткі, гэтыя выдаткі нязначныя ў параўнанні з коштам заўчаснага выхаду з ладу кампанентаў, незапланаваных прастояў і страты вытворчасці. Прамысловыя даследаванні паслядоўна дэманструюць, што кожны долар, выдаткаваны на належную фільтрацыю, дазваляе зэканоміць 5-10 долараў на абслугоўванні і замене на працягу ўсяго жыццёвага цыкла сістэмы.

Сучасныя гідраўлічныя сістэмы ўсё часцей уключаюць датчыкі кантролю стану, якія забяспечваюць дадзеныя аб забруджванні ў рэжыме рэальнага часу. Убудаваныя лічыльнікі часціц бесперапынна вымяраюць чысціню, папярэджваючы аператараў, калі забруджанасць перавышае мэтавы ўзровень. Датчыкі ціску ў месцах фільтра паказваюць, калі элементы патрабуюць замены. Датчыкі тэмпературы і расходу выяўляюць страты эфектыўнасці, якія могуць сведчыць аб унутраным зносе. Гэты пераход ад тэхнічнага абслугоўвання па часе да тэхнічнага абслугоўвання па стане аптымізуе час бесперабойнай працы сістэмы, адначасова памяншаючы непатрэбную замену кампанентаў.

Разуменне тыпаў гідраўлічных рэгулюючых клапанаў — іх класіфікацыі, прынцыпаў працы, эксплуатацыйных характарыстык і патрабаванняў да тэхнічнага абслугоўвання — складае аснову для праектавання надзейных і эфектыўных гідраўлічных сістэм. Функцыянальная катэгарізацыя на кіраванне накіраванасцю, ціскам і патокам забяспечвае лагічную аснову для выбару адпаведных кампанентаў. У кожнай катэгорыі спецыяльныя канструкцыі клапанаў вырашаюць пэўныя інжынерныя задачы, ад дасягнення нулявых уцечак да падтрымання пастаяннай хуткасці пры зменлівых нагрузках.

Працэс выбару павінен збалансаваць патрабаванні да прадукцыйнасці з адчувальнасцю да забруджванняў і магчымасцямі абслугоўвання. Высокадакладныя сервакраны забяспечваюць выключны кантроль, але патрабуюць чысціні аэракасмічнага ўзроўню. Трывалыя прапарцыйныя клапаны забяспечваюць добрую прадукцыйнасць пры больш прабачлівых патрабаваннях да абслугоўвання. Простыя дросельныя засланкі забяспечваюць асноўныя функцыі пры мінімальных выдатках, але не могуць падтрымліваць стабільную хуткасць пад нагрузкай.

Цэласнасць сістэмы ў канчатковым рахунку залежыць ад падтрымання чысціні вадкасці, адпаведнай для найбольш адчувальных кампанентаў у ланцугу. Кантроль забруджвання не з'яўляецца абавязковым - гэта фундаментальнае патрабаванне, якое вызначае, ці будуць кампаненты дасягнуць свайго праектнага тэрміну службы або заўчасна выйсці з ладу. Паколькі гідраўлічныя сістэмы працягваюць развівацца з лічбавай інтэграцыяй і разумнымі датчыкамі, асноўныя прынцыпы кантролю забруджванняў, правільнага выбару клапанаў і сістэматычнага тэхнічнага абслугоўвання застануцца галоўнымі для дасягнення надзейнай і эфектыўнай працы.