Успрымайце прапарцыйны клапан рэгулявання патоку як "разумны дыммер" гідраўлічных сістэм. Падобна таму, як дыммер дазваляе кантраляваць, наколькі ярка становіцца святло, гэтыя клапаны дазваляюць кантраляваць, наколькі хутка гідраўлічнае масла цячэ праз вашу сістэму. [Спачатку зразумецьшто такое прапарцыйныя клапаны.]
Чаму гэта важна:
Традыцыйныя гідраўлічныя клапаны альбо цалкам адкрыты, альбо цалкам зачыненыя - як звычайны выключальнік святла. Прапарцыйныя клапаны забяспечваюць плыўнае, дакладнае кіраванне - як той дыммер. Гэта плыўнае кіраванне азначае:
- Менш удараў і вібрацыі ў вашым абсталяванні
- Больш дакладны рух гідраўлічных цыліндраў і рухавікоў
- Лепшая энергаэфектыўнасць
- Больш плаўная праца ў цэлым
Асноўная канцэпцыя
Вось як гэта працуе простымі словамі:
Электрычны ўваход
Вы пасылаеце электрычны сігнал (звычайна 4-20 мА або 0-10 В) на клапан
Прапарцыйная рэакцыя
Клапан адкрываецца прапарцыйна гэтаму сігналу
Кантроль патоку
Больш сігналу = большы паток, менш сігналу = меншы паток
Плыўная праца
Змены адбываюцца паступова, а не раптоўна
Гэта прапарцыйнае суадносіны - тое, што робіць гэтыя клапаны такімі каштоўнымі ў сучасных гідраўлічных сістэмах.
Чаму яны важныя: Эвалюцыя ад простага да разумнага кіравання
Стары спосаб: Кантроль Баг-Банг
У мінулым у большасці гідраўлічных сістэм выкарыстоўваліся простыя ўключна-выключальныя клапаны (так званыя "бац-бац" кіраваннем). Гэтыя клапаны мелі дзве налады:
- Цалкам адкрыты:Максімальны расход
- Цалкам закрыта:Няма патоку
Праблемы з кіраваннем бац-бац:
- Раптоўныя скокі ціску пры хуткім адкрыцці або закрыцці клапанаў
- Вібрацыя і механічныя нагрузкі на абсталяванне
- Цяжкасці з дасягненнем дакладнай хуткасці або становішча
- Расход энергіі ад пастаяннай працы на поўны паток
Новы шлях: прапарцыйнае кіраванне
Прапарцыйныя клапаны змянілі ўсё, забяспечыўшы:
Плыўнае паскарэнне
Замест адрывістага руху «старт-стоп» тэхніка плаўна пераходзіць са стану спакою на поўную хуткасць.
Дакладны кантроль хуткасці
Вы можаце ўсталяваць дакладныя хуткасці для розных частак машыннага цыклу.
Энергаэфектыўнасць
Сістэма выкарыстоўвае неабходны паток толькі тады, калі ён ёй патрэбны.
Лепшая якасць прадукцыі
Больш плыўны рух азначае лепшыя вынікі ў вытворчых працэсах.
Скарачэнне тэхнічнага абслугоўвання
Менш удараў і вібрацыі азначае больш працяглы тэрмін службы абсталявання.
Уплыў у рэальным свеце
Разгледзім машыну для ліцця пад ціскам, якая вырабляе пластыкавыя дэталі:
- Старая сістэма:Ін'екцыйны таран рухаўся на поўнай хуткасці або цалкам спыняўся, выклікаючы дэфекты і марнаванне матэрыялу
- Новая сістэма:Хуткасць плаўна змяняецца на працягу ўсяго цыклу ўпырску, вырабляючы паслядоўныя высакаякасныя дэталі
Гэтая эвалюцыя ад простага да разумнага кіравання зрабіла прапарцыйныя клапаны важнымі ў сучаснай вытворчасці.
Як яны працуюць: унутры тэхналогіі
Разуменне таго, як працуюць прапарцыйныя клапаны рэгулявання патоку, дапамагае лепш выбіраць і выкарыстоўваць іх. Разбяром ключавыя кампаненты.
[Даведацца поўнуюпрынцып працы прапарцыйных клапанаў]
1. Прапарцыйны саленоід: мозг
Прапарцыйны саленоід падобны на мозг клапана. У адрозненне ад звычайных саленоідаў, якія ўключаны або выключаны, прапарцыйныя саленоіды могуць ствараць розныя сілы ў залежнасці ад электрычнага сігналу, які яны атрымліваюць.
Як гэта працуе:
- Атрымлівае электрычны сігнал (ток або напружанне)
- Стварае магнітную сілу, прапарцыйную гэтаму сігналу
- Больш сігналу = больш магнітнай сілы
- Гэтая сіла рухае ўнутраныя часткі клапана
Асноўныя характарыстыкі:
- Выкарыстоўвае энергію пастаяннага току для бесперабойнай працы
- Часта выкарыстоўвае ШІМ (шыротна-імпульсную мадуляцыю) сігналы каля 200 Гц
- Можа ўключаць "дызер" - малюсенькія вібрацыі, якія памяншаюць трэнне
2. Залатнік і корпус клапана: кантролер патоку
Унутры корпуса клапана размешчаны высокадакладны апрацаваны цыліндр, які называецца золотник. Гэтая шпулька слізгае наперад і назад, каб кантраляваць паток.
Асаблівасці канструкцыі шпулі
- Вымяральныя выемкі:Спецыяльныя формы (V, U або прастакутныя) урэзаны ў катушку, якія кантралююць, як паток змяняецца ў залежнасці ад становішча золотника
- Характарыстыкі перакрыцця:Тое, як краю золотника супадаюць з портамі, уплывае на рэакцыю клапана
Характарыстыкі патоку
- Лінейны паток:Паток павялічваецца прапарцыйна руху золотника
- Прагрэсіўны паток:Паток павялічваецца больш пры вялікіх адтулінах, забяспечваючы больш дакладны кантроль пры нізкіх патоках
3. Кампенсацыя ціску: падтрыманне пастаяннага патоку
Адной з найбольш важных функцый якасных прапарцыйных клапанаў з'яўляецца кампенсацыя ціску. Гэтая сістэма гарантуе, што паток застаецца нязменным нават пры змене ціску нагрузкі.
Праблема без кампенсацыі:Калі вы падымаеце цяжкі груз, супрацьціск павялічваецца, памяншаючы паток, нават калі адкрыццё клапана застаецца ранейшым.
Рашэнне:Кампенсатар ціску аўтаматычна рэгулюе перапад ціску на галоўным золотнике, каб падтрымліваць яго пастаянным.
Перавагі:
- Паток залежыць толькі ад сігналу клапана, а не ад нагрузкі
- Прадказальныя паводзіны сістэмы
- Лягчэй праграмаванне і кіраванне
4. Сістэмы зваротнай сувязі: забеспячэнне дакладнасці
Прапарцыйныя клапаны вышэйшага класа ўключаюць сістэмы зваротнай сувязі, якія кантралююць фактычнае становішча золотника і параўноўваюць яго з жаданым становішчам.
| Тып клапана | Зваротная сувязь | Дакладнасць | Кошт | Прыкладанні |
|---|---|---|---|---|
| Клапаны з адкрытым контурам | Няма зваротнай сувязі | Умераны | Ніжняя | Асноўныя прыкладання |
| Клапаны з замкнёным контурам | Датчыкі LVDT | Высокі | Вышэйшая | Дакладныя прыкладанні |
Тыпы прапарцыйных клапанаў рэгулявання расходу
Прапарцыйныя клапаны бываюць некалькіх канфігурацый. Разуменне гэтых тыпаў дапаможа вам выбраць правільны для вашага прыкладання.
Па прывадным механізме
Клапаны прамога дзеяння
Саленоід непасрэдна рухае золотник
- Хуткі адказ (5-10 мілісекунд)
- Кампактныя памеры
- Просты дызайн
Абмежаванні:Абмежавана меншымі патокамі (<50 л/мін) і ціскам (<210 бар)
Лепшае для:Невялікія сістэмы, медыцынскія прыборы, пілотныя ступені для вялікіх клапанаў
Клапаны з пілотным кіраваннем (двухступеністыя)
Невялікі пілотны клапан кіруе патокам алею для перамяшчэння асноўнага золотника
- Вытрымлівае вялікія патокі (да 1600 л/мін)
- Высокі ціск (да 350 бар)
Абмежаванні:Больш павольная рэакцыя (~100 мс)
Лепшае для:Цяжкая тэхніка, буйныя прамысловыя сістэмы, прымяненне высокай магутнасці
Па функцыі
Клапаны рэгулявання патоку
- Асноўная задача - кантраляваць расход
- Звычайна гэта 2- або 3-канфігурацыі
- Часта ўключаюць кампенсацыю ціску
- Кантроль хуткасці прывада
Накіраваныя клапаны
- Кантралюйце паток і кірунак
- Звычайна 4-хадавыя, 3-пазіцыйныя клапаны
- Заменіце некалькі простых клапанаў
- Кіраванне цыліндрам або рухавіком і хуткасцю
Клапаны рэгулявання ціску
- Кантралюйце ціск у сістэме, а не расход
- Уключыце ахоўныя клапаны і рэдукцыйныя клапаны
- Падтрымлівайце бяспечны працоўны ціск
Прапарцыйныя клапаны супраць іншых тыпаў
Разуменне параўнання прапарцыйных клапанаў з іншымі тэхналогіямі дапамагае прымаць лепшыя рашэнні.
Прапарцыйныя клапаны ў параўнанні з уключна-выключальнымі клапанамі
| Асаблівасць | Клапаны ўключэння/выключэння | Прапарцыйныя клапаны |
|---|---|---|
| Тып кіравання | Двайковы (адкрыты/закрыты) | Бесперапынны (пераменны) |
| Кантроль патоку | Поўны паток або яго адсутнасць | Любы паток ад 0-100% |
| Сістэмны шок | Высокі (рэзкія змены) | Нізкі (плыўныя пераходы) |
| Выкарыстанне энергіі | Часта марнатраўныя | Эфектыўны (супадае з попытам) |
| Складанасць | Простыя схемы | Больш складаная электроніка |
| Кошт | Нізкі першапачатковы кошт | Больш высокі першапачатковы кошт |
Прапарцыйныя клапаны супраць сервопривода
| Асаблівасць | Прапарцыйныя клапаны | Сервоклапы |
|---|---|---|
| Дакладнасць | Добра (±2-5%) | Выдатна (±0,5%) |
| Хуткасць водгуку | Умераны (2-50 Гц) | Вельмі хутка (>100 Гц) |
| Кошт | Умераны | Высокі (у 10-20 разоў больш) |
| Талерантнасць да забруджванняў | Высокі | Нізкі (патрэбен вельмі чысты алей) |
| Складанасць | Умераны | Высокі |
| Тэхнічнае абслугоўванне | Стандартны | Спецыялізаваныя |
Калі выбіраць кожны тып
Выбірайце клапаны ўключэння/выключэння, калі:
- Вам трэба толькі простае кіраванне адкрытым / закрытым
- Кошт - галоўная праблема
- Прыкладанне вытрымлівае ўдары і вібрацыю
- Дакладны кантроль не патрабуецца
Выбірайце прапарцыйныя клапаны, калі:
- Вам патрэбны кантроль хуткасці або становішча
- Важная бесперабойная праца
- Энергаэфектыўнасць мае значэнне
- Дастаткова ўмеранай дакладнасці
- Праца ў тыповых прамысловых умовах
Гідраўлічную спецыфіку глГідраўлічныя прапарцыйныя клапаны кіраўніцтва
Выбірайце сервакраны, калі:
- Патрабуецца звышвысокая дакладнасць
- Патрэбна вельмі хуткая рэакцыя
- Кошт другарадная ў параўнанні з прадукцыйнасцю
- Вы можаце падтрымліваць вельмі чыстую гідраўлічную вадкасць
- Прыкладанне гэтага патрабуе (аэракасмічная прамысловасць, выпрабаванні)
Асноўныя паказчыкі эфектыўнасці, якія вам трэба ведаць
Пры выбары прапарцыйнага клапана некалькі паказчыкаў прадукцыйнасці вызначаюць, наколькі добра ён будзе працаваць у вашым прымяненні.
Расход і ціск
Максімальны расход
- Звычайна паказваецца пры стандартным перападзе ціску (напрыклад, 5 бар або 70 фунтаў на квадратны дюйм)
- Тыповыя дыяпазоны: 7-1000 л/мін (2-260 галлонаў у хвіліну)
- Выбірайце ў залежнасці ад вашых патрабаванняў да хуткасці прывада
Максімальны ціск
- Бяспечны мяжа працоўнага ціску
- Тыповыя дыяпазоны: 280-400 бар (4000-5800 psi)
- Павінен перавышаць максімальны ціск вашай сістэмы
Падзенне ціску
- Страта ціску на клапане пры намінальным расходзе
- Ніжэй лепш для эфектыўнасці
- Тыповы: 5-35 бар (70-500 фунтаў на квадратны дюйм) пры намінальным расходзе
Дакладнасць і паўтаральнасць
Гістэрэзіс
Выхадная розніца пры набліжэнні да адной кропкі з розных бакоў
- Тыповая: 2-5% ад поўнай шкалы
- Ніжэй лепш для дакладных прыкладанняў
Лінейнасць
Наколькі блізка паток клапана ідзе за ўваходным сігналам
- Тыповая: ±2% поўнай шкалы
- Лінейнымі клапанамі лягчэй кіраваць
Паўтараемасць
Узгодненасць пры вяртанні да таго ж уваходнага сігналу
- Тыповая: ±1-3% поўнай шкалы
- Важна для стабільнай вытворчасці
Мёртвая зона
Дыяпазон уваходнага сігналу, які не дае выхаду
- Звычайна: 2-5% ад поўнага дыяпазону сігналу
- Выклікана перакрыццем шпулькі, неабходнае для герметызацыі
Табліца параўнання прадукцыйнасці
| Тып клапана | Дыяпазон патоку | Ціск | Час водгуку | Гістэрэзіс | Талерантнасць да забруджванняў | Адносны кошт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Асноўны прапарцыйны | 7-100 л/мін | Да 280 бар | 20-100 мс | 3-5% | Высокі | 2-4 разы |
| Прапарцыянальны замкнёны контур | 7-1000 л/мін | Да 350 бар | 10-50 мс | 1-2% | Высокі | 4-8 разоў |
| Сервапрапарцыйная | 10-500 л/мін | Да 350 бар | 5-20 мс | <1% | Умераны | 8-15 разоў |
