Калі вы адкрываеце схему гідраўлічнага контуру і бачыце крывыя лініі са стрэлкамі, якія паказваюць праз іх, вы глядзіце на клапаны рэгулявання патоку. Гэтыя сімвалы могуць здацца простымі, але яны кажуць вам, як менавіта машына кантралюе хуткасць, кіруе энергіяй і абараняе дарагія кампаненты. Схема клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку - гэта не проста малюнак. Гэта мова, якая паказвае, ці будзе свідравальная машына балбатаць падчас прарыву, ці будзе рука экскаватара дрэйфаваць пад нагрузкай, ці сістэма будзе марнаваць энергію на нагрэў маслянага бака.
Фізіка кіравання патокам
Клапаны кіравання патокам працуюць, змяняючы памер адтуліны, праз якое цячэ алей, якое інжынеры называюць дросселіруючай адтулінай. Гэта абмежаванне змяняе колькасць вадкасці, якая можа праходзіць у хвіліну, што непасрэдна кантралюе, наколькі хутка рухаецца шток цыліндру або як хутка круціцца гідраўлічны рухавік. Залежнасць адпавядае пэўнаму фізічнаму закону: хуткасць патоку Q роўная каэфіцыенту расходу, памножанаму на плошчу адтуліны, памножанаму на квадратны корань з рознасці ціскаў, падзеленаму на шчыльнасць вадкасці:
Гэтая залежнасць квадратнага кораня азначае, што падваенне розніцы ціску павялічвае расход толькі прыкладна на 40 працэнтаў, а не на 100 працэнтаў.
Сімвалы на дыяграме для гэтых клапанаў адпавядаюць стандарту ISO 1219-1, які прамысловыя інжынеры ва ўсім свеце выкарыстоўваюць для дакументавання гідраўлічных сістэм. Навучыцца чытаць гэтыя дыяграмы азначае разуменне таго, што кожная лінія, стрэлка і геаметрычная фігура ўяўляюць сабой у фізічным абсталяванні, якое знаходзіцца ўнутры корпуса клапана.
Дэкадаванне кампанентаў сімвала ISO 1219-1
Асноўная дросельная засланка адлюстроўваецца на схемах гідраўлічных клапанаў рэгулявання патоку ў выглядзе дзвюх выгнутых ліній, звернутых адна да адной, ствараючы вузкі праход для вадкасці. Гэтыя супрацьлеглыя дугі азначаюць абмежаванне патоку. Калі вы бачыце дыяганальную стрэлку, якая праходзіць праз гэты сімвал, гэта азначае, што клапан рэгулюецца. Хтосьці можа павярнуць ручку або адрэгуляваць шрубу, каб змяніць ступень адчынення клапана. Калі стрэлкі няма, вы бачыце фіксаванае адтуліну, якое нельга адрэгуляваць пасля ўстаноўкі.
Кірунак мае вырашальнае значэнне ў гэтых дыяграмах. Сімвал зваротнага клапана выглядае як мяч, які знаходзіцца ў V-вобразным сядзенні. Калі вадкасць цячэ супраць шара, яна герметычна ўшчыльняецца. Калі вадкасць цячэ ў іншы бок, яна выштурхвае мяч са свайго сядзення і цячэ свабодна. Многім праграмам кіравання патокам неабходна рэгуляванне хуткасці толькі ў адным кірунку. Напрыклад, стол для апрацоўкі патрабуе павольнай падачы ў разрэз, але павінен вяртацца хутка. Вось дзе ўваходзіць аднанакіраваная дросельная засланка.
На схеме клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку аднанакіраваны дросель спалучае сімвал дросельнай засланкі з сімвалам паралельнага зваротнага клапана. Два кампаненты размешчаны побач, часта заключаны ў пункцірную скрынку, якая паказвае, што яны ўбудаваны ў адзін фізічны корпус клапана. Алей, якое цячэ ў адзін бок, задушваецца і запавольвае прывад. Алей, якое цячэ ў процілеглым кірунку, адкрывае зваротны клапан і цалкам абыходзіць дросель, забяспечваючы хуткі зваротны рух з мінімальным падзеннем ціску.
Comrise Machinery Co., Ltd je avtoritativni proizvajalec proizvodne linije HDPE Sprial Winding Solid Wall Pipe na Kitajskem, s prednostjo fleksibilnosti procesa, ekonomske upravičenosti, uporabnosti in natančnega nadzora kakovosti. Je zelo priljubljen na trgu in je prejel soglasne pohvale novih in starih strank.
Сімвалы тэмпературнай кампенсацыі з'яўляюцца радзей, але важныя для дакладных прыкладанняў. Маленькі кружочак або значок тэрмометра каля сімвала дросельнай засланкі паказвае, што клапан выкарыстоўвае адтуліну з вострымі бакамі, а не доўгі вузкі канал. Вострыя краю ствараюць турбулентную плынь, дзе каэфіцыент расходу застаецца адносна стабільным, нягледзячы на змены глейкасці. Калі гідраўлічнае масла награваецца падчас працы, яго глейкасць падае ў геаметрычнай прагрэсіі. У доўгіх тонкіх каналах, якія працуюць ва ўмовах ламінарнага патоку, гэта змяненне глейкасці значна ўплывае на хуткасць патоку ў адпаведнасці з законам Хагена-Пуазейля. Адтуліна з вострымі бакамі мінімізуе адчувальнасць да тэмпературы, якую інжынеры называюць тэмпературнай кампенсацыяй.
Асноўныя катэгорыі клапанаў рэгулявання патоку
Схемы гідраўлічных клапанаў рэгулявання патоку паказваюць тры асноўныя сямействы клапанаў, кожны з якіх мае розныя сімвалы і прынцыпы працы.
Просты дросель
Простая дросельная засланка ўяўляе сабой самую базавую канструкцыю. Яго дыяграмны сімвал паказвае толькі рэгуляванае абмежаванне без якіх-небудзь дадатковых кампанентаў. Фізічна гэты клапан звычайна выкарыстоўвае шпульку ў форме іголкі з вельмі малым вуглом звужэння, якая знаходзіцца на сядзенні з вострымі бакамі. Паварот ручкі рэгулявання перамяшчае іголку ў восевым кірунку ўздоўж тонкай ніткі, ствараючы дакладныя змены ў кальцавой плошчы патоку. Гэтыя клапаны каштуюць танней і займаюць мінімум месца, але іх расход змяняецца кожны раз, калі вагаецца ціск у сістэме або тэмпература масла. Яны прымальна працуюць для прыкладанняў, дзе нагрузка застаецца пастаяннай, напрыклад, прывад шліфавальнага круга або канвеерная стужка, але яны не могуць падтрымліваць стабільную хуткасць пры зменлівых умовах нагрузкі.
Клапаны з кампенсацыяй ціску
Клапаны з кампенсацыяй ціску, якія таксама называюць клапанамі рэгулявання патоку з кампенсацыяй або проста рэгулятарамі патоку, з'яўляюцца на дыяграмах з гэтым характэрным сімвалам стрэлкі, які вызначае ціск. Унутры корпуса клапана паслядоўна размешчаны два абмежавальнікі: дросель з ручной рэгуляваннем і аўтаматычны рэгулятар ціску. Рэгулятар складаецца з падпружыненага золотника, які адчувае ціск як да, так і пасля ручнога газу. Калі нагрузка павялічваецца і ціск унізе расце, дыферэнцыяльны ціск на дросельнай засланцы спрабуе зменшыцца. Золотнік кампенсатара неадкладна рэагуе далейшым адкрыццём, памяншаючы сваё ўласнае абмежаванне, якое прымушае ціск уверх па плыні павышацца роўна настолькі, каб аднавіць першапачатковае падзенне ціску на ручным дросе. Гэта адбываецца пастаянна і аўтаматычна падчас працы сістэмы.
Баланс сіл на шпулі кампенсатара стварае гэта самарэгуляванне. Сіла спружыны штурхае шпульку ў бок закрытага становішча. Ціск уніз па плыні (ціск нагрузкі) таксама штурхае яго ў бок закрыцця. Ціск уверх па плыні штурхае яго ў бок адкрыцця. У раўнавазе ціск уверх па плыні роўны ціску ўнізе плюс сіла спружыны, падзеленая на эфектыўную плошчу золотника. Шляхам стараннага выбару спружыны падчас праектавання клапана вытворцы ўсталёўваюць кампенсаванае падзенне ціску на пэўнае значэнне, звычайна ад 0,5 МПа для малых клапанаў да 1,0 МПа для вялікіх прамысловых клапанаў. Паколькі гэта падзенне ціску застаецца нязменным незалежна ад нагрузкі, і паколькі плошча дросельнай засланкі ўсталёўваецца і фіксуецца ўручную, расход становіцца незалежным ад нагрузкі. Страла экскаватара будзе выцягвацца з аднолькавай хуткасцю, незалежна ад таго, пусты коўш або перавозіць дзве тоны бруду.
Прыярытэтныя клапаны
Прыярытэтныя клапаны адлюстроўваюцца на схемах гідраўлічных клапанаў рэгулявання патоку ў выглядзе прастакутнай скрынкі, якая змяшчае спружынны золотник з трыма портамі, пазначанымі P (помпа), CF (пастаянны паток або прыярытэт) і EF (лішні паток або байпас). Гэтыя клапаны гарантуюць, што крытычна важныя функцыі атрымліваюць неабходны паток перад тым, як падаваць менш важныя контуры. Класічнае прымяненне - сістэмы рулявога кіравання на франтальных пагрузчыках і сельскагаспадарчых трактарах. Схема рулявога кіравання падключаецца да CF, а працоўныя функцыі, такія як нахіл каўша, падключаюцца да EF. Сігнальная лінія ціску ад блока рулявога кіравання вяртаецца да аднаго канца золотника прыярытэтнага клапана, націскаючы на спружыну. Калі аператар хутка паварочвае руль, гэты сігнальны ціск павялічваецца, перамяшчаючы золотник, каб накіраваць максімальны паток у CF, адначасова адключаючы EF. Калі попыт на рулявое кіраванне падае, золотник вяртаецца пад дзеяннем сілы спружыны, дазваляючы патоку працаваць. Гэта прадухіляе небяспечную сітуацыю, калі аператар не можа кіраваць, таму што ўвесь паток помпы спажываецца гідраўлічным молатам або іншым прыстасаваннем.
Клапаны-падзельнікі патоку
Клапаны-раздзяляльнікі патоку, паказаныя на дыяграмах у выглядзе скрынкі з двума выхадамі і злучанымі паміж сабой сімваламі дросельнай засланкі, забяспечваюць роўны (або прапарцыянальна падзелены) паток да двух або больш прывадаў, незалежна ад іх індывідуальных адрозненняў у нагрузцы. Сінхранізацыя двух цыліндраў, якія штурхаюць неаднолькавыя нагрузкі, звычайна не атрымоўваецца, таму што цыліндр з меншым супрацівам працуе наперадзе. Раздзяляльнік змяшчае два дакладна падабраных дросселирующих элемента, якія злучаюць іх шляхамі зваротнай сувязі па ціску. Калі адзін бок бачыць больш высокую нагрузку, яго павышаны ціск паведамляе праз унутраны праход да дросельнай засланкі іншага боку, якая затым аўтаматычна абмяжоўвае больш для выраўноўвання падзелу патоку. У дзельніках зубчастага тыпу выкарыстоўваюцца два гідраўлічныя рухавікі, жорстка злучаныя на агульным вале, якія механічна ствараюць аднолькавы аб'ём.
Стратэгіі канфігурацыі схемы
Месца размяшчэння клапана рэгулявання патоку ў гідраўлічным контуры прынцыпова змяняе паводзіны сістэмы, яе эфектыўнасць і характарыстыкі бяспекі. Тры класічныя схемы - гэта схемы ўваходу, выхаду і выпуску. Разуменне іх дыяграм дапамагае інжынерам дыягнаставаць праблемы са хуткасцю і выбіраць адпаведныя рашэнні.
Канфігурацыя рэгулявання ўваходнага лічыльніка
У ланцугах з уваходным лічыльнікам схема гідраўлічнага клапана рэгулявання патоку паказвае элемент рэгулявання патоку, размешчаны паміж помпай і ўваходным адтулінай прывада. Такое размяшчэнне абмяжоўвае паступленне алею ў цыліндр, кантралюючы хуткасць пашырэння шляхам абмежавання даступнай вадкасці. Помпа працягвае забяспечваць поўны працоўны аб'ём, але лішак патоку, які перавышае той, што праходзіць праз дросель, ідзе праз ахоўны клапан назад у бак.
Характарыстыкі ціску становяцца зразумелымі пры аналізе сіл. Ціск на ўваходзе ў цыліндр роўны сіле нагрузкі, падзеленаму на плошчу поршня ($$P_1 = F/A$$). Ціск на баку помпы фіксуецца пры наладзе ахоўнага клапана, звычайна ад 15 да 35 МПа ў залежнасці ад прымянення. Гэта стварае вялікі пастаянны перапад ціску на клапане, які выпрацоўвае цяпло, роўнае ціску, памножанаму на паток ($$P \\раз Q$$). Сістэма працуе ў нагрэтым стане, і помпа напружана працуе супраць ціску скіду, нават калі выконвае лёгкую працу.
Дросселіраванне метры працуе плаўна для рэзістыўных нагрузак, дзе знешняя сіла супрацьстаіць руху цыліндра. Стол фрэзернага станка, які падаецца ў нарыхтоўку, або шліфавальны круг, які рухаецца па адліўцы, уяўляюць сабой рэзістыўныя нагрузкі. Рух застаецца кантраляваным і прадказальным. Тым не менш, метр унутр стварае небяспечныя ўмовы з перавышэннем нагрузак, якія таксама называюць адмоўнымі нагрузкамі або разгоннымі нагрузкамі. Разгледзім вертыкальны цыліндр, які апускае цяжкую вагу. Гравітацыя цягне поршневы шток уніз хутчэй, чым дросельаваны ўваходны паток можа запоўніць бок, які пашыраецца. Гэта стварае вакуум у камеры цыліндра, выклікаючы кавітацыйныя пашкоджанні, няўстойлівы рух і патэнцыйнае падзенне нагрузкі. Па гэтай прычыне інжынеры ніколі не выкарыстоўваюць дросселіраванне ў метры для апускання стралы ўніз, апускання пагрузчыка або любога іншага прымянення, дзе груз дапамагае руху цыліндру. Схемы гідраўлічных клапанаў рэгулявання патоку для гэтых прыкладанняў павінны паказваць канфігурацыі дазатара або збалансаванага контуру.
Канфігурацыя дросселіравання Meter-Out
Вымяральнік змяшчае клапан рэгулявання патоку на выпускны порт прывада. На схеме паказаны клапан паміж цыліндрам і бакам, які абмяжоўвае выцяканне масла. Уваходны бок падключаецца непасрэдна да помпы, што дазваляе свабодна запаўняць пашыральную камеру. Цыліндр рухаецца настолькі хутка, наколькі дросель дазваляе алею выцякаць з камеры ўцягвання.
Такое размяшчэнне стварае супрацьціск на баку выхлапу, што забяспечвае калянасць і кантроль нават пры звышнагрузках. Калі сіла цяжару цягне падвешаны груз уніз, выхлапны адтуліну з дросселем прадухіляе ўцёкі, стрымліваючы супрацьціск. Цыліндр эфектыўна тармозіць сябе гідраўлічна. Гэта робіць вымяральны стандарт стандартным выбарам для вертыкальных свідравальных шпіндзеляў, апускання стралы крана і любога прымянення, якое патрабуе кантролю адмоўных нагрузак.
Важныя інжынерныя меркаванні: інтэнсіфікацыя ціску
Паколькі канец вечка (поўная плошча) падключаецца да ціску помпы, а канец штока (кальцавая вобласць) дроселіруецца, баланс сіл паказвае, што ціск на баку штока можа дасягаць вельмі высокіх значэнняў. Адносіны наступныя:
Пры суадносінах плошчы 2:1 (звычайна для стандартных памераў стрыжня) ціск з боку стрыжня дасягае прыкладна ў два разы большага ціску помпы плюс кампанент ціску нагрузкі. Калі помпа працуе пры 20 МПа і рэзістыўная нагрузка дадае яшчэ 5 МПа ў эквіваленце, ціск на баку штока дасягае 45 МПа. Гэта можа лопнуць шлангі, падарваць ўшчыльненні або трэснуць фітынгі, не разлічаныя на такі ціск.
Meter-out адрозніваецца плыўнасцю руху і ўтрыманнем нагрузкі. Высокі зваротны ціск ліквідуе любую хісткасць у сістэме і прадухіляе ваганні прыліпання і слізгацення, якія выклікаюць рэзкія руху на нізкіх хуткасцях. Апрацоўчыя аперацыі, якія патрабуюць тонкай аздаблення паверхні, і аператары кранаў, якія маюць патрэбу ў плыўным размяшчэнні грузу, выйграюць ад кантролю за вымяраннем. Кампраміс заключаецца ў меншай эфектыўнасці і больш высокім выдзяленні цяпла ў параўнанні з сістэмамі адводу.
Дросселіраванне крывацёку (абыход).
Схема выпуску паказвае клапан рэгулявання патоку ў разгалінаванні, паралельным прываду, ствараючы кароткі шлях непасрэдна да бака. На дыяграме паказана падзенне патоку помпы на трайнік, прычым адзін шлях праходзіць праз клапан у бак, а другі - у цыліндр. Гэта кантроль аднімання - клапан адводзіць непажаданы паток, а не абмяжоўвае падачу прывада.
Паток помпы падзяляецца на паток у цыліндры плюс паток крывацёку ($$Q_{помпа} = Q_{цыліндр} + Q_{сцёк}$$). Адкрыццё выпускнога клапана скідае больш патоку ў бак, запавольваючы цыліндр. Калі яго зачыніць, большы паток накіроўваецца да прывада, паскараючы рух. Істотнае адрозненне ад унутранага і вымяральнага прыбора заключаецца ў тым, што помпе ніколі не трэба ствараць поўны ціск скіду, калі гэтага не патрабуе нагрузка. Калі цыліндр націскаецца толькі на 5 МПа ціску нагрузкі, помпа стварае толькі 5 МПа (плюс невялікі запас на страты ў лініі). Лішні паток сыходзіць пры гэтым нізкім працоўным ціску, а не пры наладзе разгрузкі 20 ці 30 МПа. Страты энергіі роўныя $$P_{нагрузка} \\times Q_{excess}$$, што значна менш, чым $$(P_{relief} \\times Q_{excess})$$ у сістэмах лічыльніка ўваходу/выхаду.
Гэтая перавага ў эфектыўнасці робіць адвод прывабным для прымянення, якое патрабуе спажывання энергіі, напрыклад, сельскагаспадарчага абсталявання, канвеераў для апрацоўкі матэрыялаў і мабільнага абсталявання, дзе расход паліва мае значэнне. Сістэма працуе больш астуджанай і марнуе менш энергіі ў выглядзе цяпла. Аднак адток забяспечвае дрэнную стабільнасць хуткасці, таму што паток помпы змяняецца з ціскам (аб'ёмная эфектыўнасць падае па меры павышэння ціску), а паток у выпускным клапане таксама змяняецца ў залежнасці ад змены ціску на ім. Калі нагрузка вагаецца, хуткасць вагаецца. Гэта абмяжоўвае крывацёк прыкладаннямі, дзе абсалютная дакладнасць хуткасці не з'яўляецца крытычнай, напрыклад, міксерамі або перарывістымі чаўночнымі канвеерамі. Як і метр-уваход, крывацёк не можа бяспечна спраўляцца з нагрузкамі, таму што ён не стварае зваротнага ціску, каб супрацьстаяць руху, выкліканаму нагрузкай. Прывад будзе паскарацца пад дзеяннем сілы цяжару або інэрцыі незалежна ад налад выпускнога клапана.
| Характарыстыка | Метр-уваход | Лічыльнік | Блід-оф |
|---|---|---|---|
| Становішча клапана | Паміж помпай і ўваходным адтулінай прывада | Паміж выхадам прывада і бакам | Паралельна прываду, баку |
| Прыдатны тып нагрузкі | Толькі рэзістыўны | Рэзістыўны і нагонны | Толькі рэзістыўны |
| Ціск у сістэме | Fizika kontrole protoka | Fizika kontrole protoka | Змяняецца ў залежнасці ад нагрузкі |
| La regla del 3% establece que la pérdida de presión total no recuperable en la tubería de entrada que conduce a una válvula de alivio de presión no debe exceder el 3% de la presión de ajuste de la válvula. En términos más simples, cuando el fluido fluye a través de la tubería hacia la válvula de alivio, la fricción y la turbulencia hacen que algo de presión caiga. Esta caída de presión debe permanecer por debajo del 3% de la presión a la que la válvula está diseñada para abrirse. | Добра | Выдатна (высокая калянасць) | Справядлівы да бедных |
| Энергаэфектыўнасць | Нізкі | Нізкі | Высокі |
| Рызыка кавітацыі | Высокі з адмоўнымі нагрузкамі | Нізкі | Высокі з адмоўнымі нагрузкамі |
Пашыраныя функцыі дыяграм для складаных сістэм
Схемы клапанаў рэгулявання гідраўлічнага патоку ў рэальным свеце часта спалучаюць некалькі тыпаў клапанаў і дадаюць адчувальныя элементы для выканання складаных патрабаванняў кіравання.
Er bod ASME yn darparu rheolau adeiladu a gofynion stampio, mae Sefydliad Petroliwm America yn darparu canllawiau ymarferol ar gyfer dewis, maint a gweithredu mewn cyfleusterau olew a nwy.
``` [Відарыс схемы клапана рэгулявання прапарцыйнага расходу] ```Схемы гідраўлічных клапанаў рэгулявання патоку для машын для ліцця пад ціскам паказваюць прапарцыйныя клапаны, якія кантралююць рух ін'екцыйнага шнека па складаных крывых хуткасці. Шнек пачынае павольна, каб пазбегнуць бруі, затым паскараецца для хуткага запаўнення паражніны, затым зноў запавольваецца, набліжаючыся да поўнага, каб прадухіліць празмерную ўпакоўку і ўспышку. Праграма кіравання можа мець восем розных значэнняў хуткасці па ходу ўпырску з плыўнымі пераходамі паміж імі. Схема ўключае ў сябе датчыкі становішча (намаляваныя ў выглядзе маленькіх скрыначак на цыліндры), якія паведамляюць кантролеру, дзе знаходзіцца шруба, што дазваляе дакладна сінхранізаваць хуткасць з пазіцыяй.
Прыярытэтныя клапаны з адчуваннем нагрузкі ўяўляюць сабой эвалюцыю асноўных прыярытэтных клапанаў. На дыяграме паказана дадатковая сігнальная лінія (звычайна намаляваная ў выглядзе тонкай пункцірнай лініі), якая праходзіць ад арбітальнага клапана рулявога кіравання назад да прыярытэтнага клапана. Гэтая лінія нясе сігнал ціску, прапарцыйны патрабаванням руля. Калі аператар павольна круціць руль без нагрузкі, сігнальны ціск нізкі, можа быць ад 2 да 3 МПа. Кампенсатар прыярытэтнага клапана толькі часткова адкрывае порт CF, накіроўваючы паток, які хопіць роўна для мяккага ўводу рулявога кіравання, у той жа час забяспечваючы большую частку патоку ў EF для працоўнага навяснога абсталявання. Калі аператар круціць рулём на поўнай хуткасці або сутыкаецца з вялікім супрацівам у цыліндрах рулявога кіравання, сігнальны ціск падскоквае да 15 МПа і больш. Гэты ціск дзейнічае на золотник прыярытэтнага клапана супраць яго спружыны, прымушаючы клапан цалкам адкрыць да CF і амаль зачыніць да EF, гарантуючы, што ўвесь даступны паток помпы ідзе на рулявое кіраванне. У выніку атрымліваецца рулявое кіраванне, якое заўсёды чуйна рэагуе без страты магутнасці помпы, калі патрабаванні да рулявога кіравання невялікія. Гэтая дынамічная сістэма адчування нагрузкі паляпшае эканомію паліва ў параўнанні са старымі сістэмамі прыярытэту з пастаянным патокам.
Схемы дзельніка патоку для сінхранізаваных цыліндраў паказваюць унутраныя шляхі зваротнай сувязі на схеме клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку ў выглядзе перакрыжаваных пункцірных ліній, якія злучаюць два дросельныя элементы. Адна галіна можа паказаць большы ціск нагрузкі, у выніку чаго яе дросельны элемент злёгку адкрыецца. Праз канал выраўноўвання ціску гэты сігнал ціску даходзіць да поршня кіравання іншай галіны, прымушаючы яго дросель абмежаваць прапарцыйна. Абодва бакі бесперапынна рэгулююцца для падтрымання задуманага каэфіцыента расходу, звычайна 50-50 для аднолькавых цыліндраў або 60-40 або іншых суадносін для няроўных нагрузак. На схеме выразна адрозніваюцца дзельнікі тыпу рухавіка (паказаны двума сімваламі перадач на агульным вале) і дзельнікі золотникового тыпу (паказаны са злучанымі паміж сабой элементамі дроселя). Маторныя падзельнікі забяспечваюць надзвычай дакладны падзел, але каштуюць даражэй і займаюць больш месца. Дзельнікаў золотникового тыпу дастаткова для такіх прыкладанняў, як сінхранізацыя задняй дзверы самазвала, дзе дастаткова дакладнасці ў межах 5 працэнтаў.
Тэматычныя даследаванні прамысловага прымянення
Разгляд поўных сістэмных схем паказвае, як інжынеры камбінуюць клапаны рэгулявання патоку для вырашэння рэальных эксплуатацыйных задач.
Схемы павароту экскаватара ілюструюць складанае выкарыстанне дросселіравання па метры. Схема гідраўлічнага клапана рэгулявання патоку для паваротнага прывада 30-тоннага экскаватара паказвае зліўныя адтуліны гідрарухавіка, якія праходзяць праз дросельныя зваротныя клапаны, якія вымяраюцца, перш чым дасягнуць бака. Калі аператар пачынае кручэнне, гэтыя клапаны абмяжоўваюць адток, ствараючы супрацьціск, які плаўна паскарае 8-тонную верхнюю канструкцыю без удараў. Калі паварот набліжаецца да мэтавага становішча, аператар вяртае джойсцік у нейтральнае становішча, і галоўны рэгулюючы клапан пачынае накіроўваць паток назад у бак. Але маса, якая верціцца, мае велізарную інэрцыю і хоча працягваць круціцца. Цяпер рухавік дзейнічае як помпа, які кіруецца па інэрцыі, выштурхоўваючы алей назад па контуры. Абмежаванне вымярэння прадухіляе гэты свабодны зваротны паток, ствараючы тармазны супраціў. Без гэтай функцыі машына перасягнула б сваю мэту на метры, а потым вагалася, калі аператар змагаўся, каб спыніць вагальную масу. На схеме таксама паказаны перакрыжаваныя ахоўныя клапаны паміж портамі рухавіка. Гэтыя ахоўныя клапаны абмяжоўваюць пікавы ціск запаволення прыблізна да 35 МПа. Пры аварыйным тармажэнні (джойсцік аператара пераведзены ў нейтральнае становішча), у адваротным выпадку ўсплёск інэрцыі можа стварыць ціск, які перавышае 50 МПа, што прывядзе да пашкоджання ўшчыльненняў рухавіка і падшыпнікаў.
``` [Выява схемы гідраўлічнага павароту экскаватара] ```Схемы машын для ліцця пад ціскам дэманструюць пераход ад кантролю патоку да кантролю ціску падчас цыкла фармавання. Галоўны цыліндр упырску працуе праз некалькі фаз, бачных на схеме клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку. Падчас запаўнення формы вялікі клапан прапарцыйнага патоку рэгулюе хуткасць, калі шнек уціскае расплаўлены пластык у паражніну. Дыяграма паказвае паток, які рухаецца праз клапан да канца вечка цыліндра, а канец штока свабодна сцякае ў бак. Запаўненне можа заняць ад 1 да 3 секунд у залежнасці ад памеру дэталі. Калі форма запаўняецца на 95 працэнтаў, датчык ціску (паказаны ў выглядзе маленькага ромба) на лініі вечка выяўляе рост ціску. Кантролер перамыкае рэжымы. Клапан прапарцыйнага расходу памяншаецца да невялікага адтуліны (паказана паменшаным сігналам току), у той час як клапан прапарцыйнага ціску (іншы сімвал, паказаны значком спружыны ціску) бярэ на сябе, утрымліваючы ціск пакета на ўзроўні, магчыма, ад 10 да 15 МПа на працягу 5-20 секунд, пакуль пластык астывае. Гэты ціск прадухіляе сляды ракавіны, калі палімер сціскаецца. Пераход рэжыму патрабуе, каб абодва клапана дзейнічалі адначасова скаардынавана, што адлюстравана на дыяграме з лініямі кіравання (электрычнымі, паказанымі пункцірнымі лініямі), якія ідуць ад абодвух клапанаў да цэнтральнай скрынкі кантролера.
Рэгенератыўныя схемы для хуткага набліжэння часта з'яўляюцца на схемах прэсавых і фармовачных машын. Каб паскорыць 500-тонны прэс, які набліжаецца да нарыхтоўкі перад прымяненнем фармавальнай сілы, інжынеры злучаюць стрыжань цыліндра з адтулінай вечка праз зваротны клапан з пілотным кіраваннем. Гэта стварае замкнёны цыкл, у якім алей з боку стрыжня (вобласць A₁) цячэ непасрэдна ў бок вечка (вобласць A₂ = A₁ - A_стрыжань) замест таго, каб ісці ў бак. Паколькі A₂ меншы за A₁, разрад з боку стрыжня перавышае попыт з боку вечка. Помпа забяспечвае дэфіцыт (паток у вобласці A_стрыжня), але з хуткасцю, якая вызначаецца патокам помпы, падзеленым толькі на плошчу штока, што звычайна ў 3-5 разоў вышэй звычайнай хуткасці пашырэння. Калі балончык датыкаецца з нарыхтоўкай, ціск нагрузкі ўзрастае, што дзейнічае на зваротны клапан з пілотным кіраваннем, паказаны на схеме. Рост ціску закрывае шлях рэгенерацыі, і контур пераходзіць да нармальнага пашырэння з магчымасцю поўнай сілы. Схема гідраўлічнага клапана рэгулявання патоку павінна выразна паказваць гэты цыкл рэгенерацыі з правільнай арыентацыяй клапана, так як усталяванне зваротнага клапана назад прывядзе да блакіроўкі ўсёй сістэмы.
Дыягнастычны пошук і ліквідацыю непаладак з дапамогай дыяграм
Калі ў гідраўлічнай сістэме ўзнікаюць праблемы з кіраваннем хуткасцю, схема ланцуга дае дарожную карту па ліквідацыі непаладак, паказваючы суадносіны ціску і кропкі адмовы.
Дрэйф патоку з цягам часу звычайна паказвае на эфекты, звязаныя з тэмпературай, або збой кампенсацыі ціску. Калі сістэма запавольваецца пасля 20 хвілін працы, першым этапам дыягностыкі з'яўляецца пацвярджэнне таго, ці мае клапан рэгулявання расходу функцыю тэмпературнай кампенсацыі (сімвал адтуліны з вострымі бакамі на схеме). Стандартныя ігольчастыя клапаны без кампенсацыі пакажуць павелічэнне патоку ад 15 да 25 працэнтаў, калі сістэма награваецца ад 30°C да 60°C, таму што глейкасць алею падае ў геаметрычнай прагрэсіі з тэмпературай. Ва ўмовах ламінарнага патоку ў доўгіх дросселирующих каналах хуткасць патоку зваротна прапарцыйная глейкасці ў адпаведнасці з прынцыпамі патоку Хагена-Пуазейля. Калі на дыяграме паказаны клапан з тэмпературнай кампенсацыяй (пазначаны сімвалам кропкі і лініі або абазначэннем з вострым краем), але дрэйф усё яшчэ адбываецца, праблема, хутчэй за ўсё, заключаецца ў забруджванні. Адклады лаку ад акісленага алею пакрываюць золотник кампенсатара, ствараючы трэнне, якое перашкаджае золотнику правільна адсочваць змены ціску. Кампенсатар «захрасае» ў адным становішчы, ператвараючы дарагі клапан з кампенсацыяй ціску ў звычайны дросель з расходам, які залежыць ад нагрузкі.
Праверка фактычнага падзення ціску на падазроным клапане пацвярджае гэты дыягназ. Усталюйце манометры на ўваходзе і выхадзе, паказаных на схеме клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку. Вымерайце дыферэнцыяльны ціск ва ўмовах халастога ходу і поўнай нагрузкі. Функцыянальны кампенсатар падтрымлівае пастаянны ΔP (звычайна ад 0,5 да 1,0 МПа) незалежна ад нагрузкі. Калі ΔP значна падае пад нагрузкай, кампенсатар выйшаў з ладу. Сродак - разборка і чыстка або замена, калі знос перавышаны. Код чысціні ISO 4406 для алею павінен быць 19/17/14 або вышэй для дакладных клапанаў, што азначае не больш за 2500 часціц памерам больш за 4 мікрон на 100 мл вадкасці.
Праблемы з хуткасцю ў зваротным напрамку з дросельнымі засланкамі з адным напрамкам паказваюць непасрэдна на няспраўнасць зваротнага клапана. На дыяграме паказана, што алей, якое цячэ назад праз клапан, павінна лёгка адкрываць кантрольны шар і абыходзіць дросель. Калі зваротны рух павольны, кантрольны шар затрымаўся закрытым забруджваннем, або кантрольная спружына зламалася і заклініла шарык у прамежкавым становішчы, якое часткова блакуе паток. Інфрачырвоны тэмпературны пісталет, які скануе корпус клапана, часта выяўляе гэтую няспраўнасць - вобласць вакол захраслага зваротнага клапана надзвычай награваецца (магчыма, ад 80 да 90°C) з-за высокага перападу ціску, калі алей працякае праз малюсенькую дроссельную шчыліну замест вялікай плошчы перапуску зваротнага клапана. Рост тэмпературы роўны падзенню ціску, умножанаму на расход, падзеленаму на ўдзельную цеплаёмістасць і масавы расход алею, і яго лёгка вымераць бескантактавымі прыборамі.
Поўзанне цыліндра (павольны дрэйф пад нагрузкай), калі накіравальны клапан знаходзіцца ў нейтральным становішчы, паказвае на ўнутраную ўцечку міма золотника або сядла клапана рэгулявання патоку. Гэта не паказана непасрэдна на дыяграме, але разуменне схемы дапамагае дыягнаставаць. Калі дыяграма паказвае дросселіраванне па вымяральніку, цыліндр блакуецца захопленым алеем, калі накіравальны клапан зачыняецца. Высокі ціск у пастцы з боку стрыжня стварае розніцу ціску на клапане рэгулявання патоку, нават калі абодва яго порта злучаюцца з заблакаванымі камерамі. Любы знос золотника клапана або сядла дазваляе мікраўцечку ад высокага да нізкага ціску, і цыліндр павольна дрэйфуе. Адзіным рашэннем з'яўляюцца клапаны з больш герметычным ушчыльненнем (дызайн тарэльчыка з нулявой уцечкай, а не золотниковый тып), даданне асобнага зваротнага клапана з пілотным кіраваннем (супрацьбалансны клапан) для станоўчай фіксацыі нагрузкі або прыняцце невялікай колькасці дрэйфу, калі гэта не ўплывае на працу.
Змены хуткасці, сінхранізаваныя са зменамі ціску ў сістэме, сігналізуюць аб неабходнасці кампенсацыі ціску там, дзе яе няма. Калі схема клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку паказвае асноўны сімвал дросельнай засланкі без стрэлкі кампенсацыі, расход клапана будзе адсочваць квадратны корань з рознасці ціску. Агляд ланцуговай схемы, які паказвае наладу ахоўнага клапана сістэмы, крывую расходу помпы і профіль нагрузкі прывада, можа прадказаць велічыню змены хуткасці. Пры ціску скіду 10 МПа і ціску нагрузкі 5 МПа даступнае ΔP на дросельнай засланцы даўжынёй у метр складае 5 МПа. Калі ціск нагрузкі ўзрастае да 7 МПа падчас інтэнсіўнай рэзкі, даступнае ΔP падае да 3 МПа, а паток зніжаецца да $$\\sqrt{3/5} = 0,77$$ або 77 працэнтаў ад першапачатковай хуткасці - вельмі прыкметнае запаволенне на 23 працэнты. Інжынер бачыць гэта, аналізуючы зоны ціску на дыяграме, і рэкамендуе перайсці на клапан рэгулявання патоку з кампенсацыяй ціску (са сімвалам стрэлкі кампенсацыі).
| Сімптом | Падказкі па схеме | Фізічная прычына | Метад выпрабаванняў |
|---|---|---|---|
| Па меры нагрэву алею хуткасць зніжаецца | Стандартны сімвал дросельнай засланкі без маркіроўкі тэмпературнай кампенсацыі | Зніжэнне глейкасці пры праходжанні ламінарным патокам | Параўнайце хуткасць пры тэмпературы масла 30°C і 60°C |
| Хуткасць змяняецца ў залежнасці ад нагрузкі, нягледзячы на кампенсаваны клапан | Стрэлка кампенсацыі прысутнічае, але вымярэнне ΔP падае пад нагрузкай | Шпулька кампенсатара затрымалася з-за лаку/забруджвання | Вымерайце ціск да і пасля дросельнай засланкі на халастым ходу і пры поўнай нагрузцы |
| Павольная хуткасць задняга ходу праз дросель у адным напрамку | Сімвал зваротнага клапана паралельна абмежавальніку дросельнай засланкі | Праверце шарык затрымаўся закрытым або спружына зламалася | ІЧ-сканаванне тэмпературы паказвае гарачую кропку ў месцы зваротнага клапана |
| Цыліндр павольна рухаецца ў нейтральным становішчы | Канфігурацыя лічыльніка з закрытым накіравальным клапанам | Унутраная ўцечка міма шпулькі/сядзення рэгулятара патоку пад высокім ціскам | Вымерайце хуткасць дрэйфу, спачатку праверце знешнія ўцечкі |
Чытанне дыяграм для прыняцця рашэнняў па праектаванні сістэмы
Інжынеры выкарыстоўваюць схемы клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку не толькі для пошуку непаладак, але і ў якасці інструментаў прагназавання падчас праектавання сістэмы, каб пазбегнуць праблем да іх узнікнення.
Пры выбары тапалогіі схемы дыяграма дапамагае візуалізаваць паток энергіі і механізмы страт. Малюнак поўнай схемы з усімі паказанымі абмежаваннямі паказвае, дзе адбываюцца страты на дросселіраванне. У сістэме з лічыльнікам страта энергіі роўная ціску помпы, памножанаму на лішак патоку, які праходзіць праз ахоўны клапан. Для помпы прадукцыйнасцю 100 літраў у хвіліну, якая працуе пры ціску скіду 20 МПа і толькі 40 л/мін, якія паступаюць да прывада праз дросель, выпрацоўка цяпла складае $$20 \\text{ МПа} \\раз 60 \\text{ LPM} = 20 \\text{ кВт}$$ чыстых цеплавых адходаў. Для гэтага патрэбны вялікі масляны радыятар, і вадкасць дасягае тэмпературы каля 65°C нават пры астуджэнні. Тое ж прыкладанне, якое выкарыстоўвае тапалогію адводу, можа працаваць толькі пры працоўным ціску 8 МПа (вызначаецца нагрузкай), што робіць адходы $$8 \\text{ МПа} \\раз 60 \\text{ LPM} = 8 \\text{ кВт}$$, што складае менш за палову цеплавой нагрузкі. Сістэма можа выкарыстоўваць ахаладжальнік меншага памеру, алей падтрымліваецца на ўзроўні 45°C, тэрмін службы помпы павялічваецца на гады, а спажыванне электраэнергіі падае прапарцыйна.
Разлікі інтэнсіфікацыі ціску зыходзяць непасрэдна з геаметрыі дыяграмы. Калі цыліндр паказвае дыяметр адтуліны 100 мм і стрыжня 50 мм, плошча вечка складае 7854 мм², а плошча канца штока складае толькі 5890 мм² (кальцавая плошча = поўная плошча мінус плошча штока). Каэфіцыент плошчы, роўны 1,33, азначае, што дросселіраванне па вымяральніку ўзмоцніць ціск як мінімум на 33 працэнты. Калі помпа падае 15 МПа на канец вечка, ціск на канцы стрыжня без знешняй нагрузкі становіцца не менш за 20 МПа толькі з-за геаметрыі. Дадайце рэзістыўную нагрузку 3 МПа, і ціск на канцы штока дасягне 23 МПа. Кожнаму шлангу, фітынгу і ўшчыльненню ў гэтай ланцугу стрыжня неабходны намінальны ціск вышэй за 25 МПа (з запасам трываласці), інакш адбудуцца збоі. Інжынеры пазначаюць гэтыя разлікі непасрэдна на дыяграме з анатацыямі ціску, якія паказваюць чаканыя максімумы ў кожным месцы.
Дыяграма таксама паказвае памер клапана расходу. Каэфіцыенты расходу Cv або Kv з'яўляюцца ў каталогах клапанаў, паказваючы расход пры перападзе ціску ў 1 бар. Калі сістэме патрабуецца 60 л/мін праз клапан з кампенсацыяй ціску, які падтрымлівае 0,5 МПа (5 бар) ΔP, тады, працуючы ў зваротным кірунку, клапану патрабуецца $$Cv = Q / \\sqrt{\\Delta P} = 60 / \\sqrt{5} = 27$$ галонаў у хвіліну пры 1 бары. Гэта вызначае, якая мадэль з асартыменту вытворцы падыходзіць для прымянення. Перавышэнне габарытаў марнуе грошы і стварае павольную рэакцыю кіравання; заніжэнне памеру выклікае празмернае падзенне ціску, награванне і эрозію.
Разуменне ўзаемадзеяння некалькіх клапанаў рэгулявання патоку прадухіляе памылкі ў праектаванні. Распаўсюджанай памылкай з'яўляецца размяшчэнне двух дроселяў паслядоўна без прызнання таго, што яны ўтвараюць эквівалент дзельніка напружання. Калі клапан A мае плошчу адтуліны A₁, а клапан B мае плошчу адтуліны A₂, абодва паслядоўна, агульны паток вызначаецца меншым адтулінай і сумай перападаў ціску. Інжынер не можа самастойна кантраляваць хуткасць абодвума клапанамі - рэгуляванне клапана A змяняе размеркаванне ціску і ўплывае на расход клапана B, нават калі налада B не змяняецца. Схема клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку павінна паказваць гэтыя абмежаванні серыі, і канструкцыя павінна ліквідаваць лішнія абмежаванні або наўмысна выкарыстоўваць іх для дакладнага кантролю каэфіцыента падзення ціску.
Заключэнне
Схемы клапана рэгулявання гідраўлічнага патоку з выкарыстаннем сімвалаў ISO 1219-1 даюць інжынерам поўнае ўяўленне аб сістэмным кіраванні хуткасцю, энергаэфектыўнасцю і рэжымах збояў перад стварэннем абсталявання. Выгнутыя абмежавальныя сімвалы паказваюць, ці працуе клапан як асноўны дросель, рэгулятар з кампенсацыяй ціску або дзельнік прыярытэту. Стрэлкавыя індыкатары паказваюць магчымасці рэгулявання і кампенсацыі. Размяшчэнне ланцуга - уваходны, выхадны або адводны - вызначае нагрузачную здольнасць і эфектыўнасць. Чытанне гэтых дыяграм патрабуе разумення як графічных стандартаў, так і прынцыпаў механікі вадкасці, якія ляжаць у аснове кожнага сімвала. Дыяганальная стрэлка азначае чалавечае рэгуляванне. Вертыкальная стрэлка азначае кампенсацыю ціску. Паралельны зваротны клапан азначае аднанакіраванае кіраванне са свабодным зваротным патокам.
Інжынеры выбіраюць тапалогію схемы, аналізуючы кірунак нагрузкі, неабходную калянасць, прымальны ККД і паказчыкі ціску. Яны дыягнастуюць няспраўнасці, параўноўваючы прагнозы дыяграм з вымеранымі ціскам і тэмпературай. Яны вызначаюць памер кампанентаў, выкарыстоўваючы ўраўненні патоку і разлікі ціску, атрыманыя з геаметрыі контуру. Дыяграма служыць агульнай мовай паміж дызайнерамі, тэхнікамі і спецыялістамі па ліквідацыі непаладак, дазваляючы камусьці ў Чыкага дыягнаставаць машыну, якая працуе ў Сінгапуры, праглядаючы схему і запытваючы канкрэтныя вымярэнні ціску ў пазначаных кантрольных кропках.
Авалоданне схемамі клапанаў рэгулявання гідраўлічнага патоку азначае прызнанне таго, што кожная лінія і сімвал уяўляюць фізічнае абсталяванне і вымерныя пераўтварэнні энергіі. Сцісканне паміж дзвюма выгнутымі лініямі адлюстроўвае сутыкненні малекул у турбулентнай бруі, павышэнне тэмпературы ў выніку трэння і дакладны кантроль хуткасці, які робіць магчымым сучаснае абсталяванне. Незалежна ад таго, ці з'яўляецца гэта прымяненне: страла экскаватара, якая бяспечна апускаецца пад дзеяннем сілы цяжару, запаўненне формы для ліцця пад ціскам з васьмісегментным прафіляваннем хуткасці або просты шліфавальны стол, які падаецца з пастаяннай хуткасцю, дыяграма дакладна паказвае, як кантроль патоку выконвае задачу і дзе могуць узнікнуць праблемы.
