Падумайце пра прапарцыйны клапан кіравання патокам як "разумны дыммерны перамыкач" гідраўлічных сістэм. Гэтак жа, як дыммерны перамыкач дазваляе кантраляваць, як яркае святло атрымлівае святло, гэтыя клапаны дазваляюць кіраваць менавіта тым, наколькі хутка гідраўлічнае алей цячэ па вашай сістэме.
Чаму гэта мае значэнне:
Традыцыйныя гідраўлічныя клапаны альбо цалкам адкрытыя, альбо цалкам закрытыя - як звычайны выключальнік святла. Прапорцыйныя клапаны даюць вам гладкія, дакладныя элементы кіравання - напрыклад, перамыкач DIMMER. Гэта гладкі кантроль азначае:
- Менш шок і вібрацыя ў вашай машыне
- Больш дакладнае рух гідраўлічных цыліндраў і рухавікоў
- Лепшая энергаэфектыўнасць
- Празмерная аперацыя ў цэлым
Асноўная канцэпцыя
Вось як гэта працуе ў простых словах:
Электрычны ўвод
Вы адпраўляеце ў клапан электрычны сігнал (звычайна 4-20 мА або 0-10 У)
Прапарцыйны адказ
Клапан прапарцыйна адкрываецца для гэтага сігналу
Кантроль
Больш сігналу = больш патоку, менш сігналу = меншы паток
Гладкая праца
Змены адбываюцца паступова, не раптоўна
Гэтая прапарцыйная сувязь - гэта тое, што робіць гэтыя клапаны такімі каштоўнымі ў сучасных гідраўлічных сістэмах.
Чаму яны маюць значэнне: эвалюцыя ад простага да разумнага кантролю
Стары шлях: кантроль на выбуху
У мінулым большасць гідраўлічных сістэм выкарыстоўвалі простыя ўключэнне/выключэнне клапанаў (званы кантроль "Bang-Bang"). Гэтыя клапаны мелі дзве налады:
- Цалкам адкрыты:Максімальны паток
- Цалкам закрыты:Няма цячэ
Праблемы з кантролем Bang Bang:
- Раптоўнае ціск, калі клапаны хутка адчыняюцца альбо закрываюцца
- Вібрацыя і механічны стрэс на абсталяванне
- Складанасць з дасягнення дакладнай хуткасці альбо пазіцый
- Энергетычныя адходы ад пастаяннай працы з поўным патокам
Новы спосаб: прапарцыйны кантроль
Прапарцыянальныя клапаны змянілі ўсё, забяспечваючы:
Гладкае паскарэнне
Замест рывога руху стартавага прыпынку, механізм плаўна пераходзіць ад адпачынку да поўнай хуткасці.
Дакладны кантроль хуткасці
Вы можаце ўсталяваць дакладную хуткасць для розных частак машыннага цыкла.
Энергаэфектыўнасць
Сістэма выкарыстоўвае толькі патрэбны паток, калі яна мае патрэбу ў ёй.
Лепшая якасць прадукцыі
Празмерны рух азначае лепшыя вынікі ў вытворчых працэсах.
Зніжанае абслугоўванне
Менш шоку і вібрацыі азначае больш працяглы тэрмін службы абсталявання.
Уплыў у рэальным свеце
Разгледзім ін'екцыйную машыну для ліцця, вырабляючы пластыкавыя дэталі:
- Старая сістэма:Упырская тара
- Новая сістэма:Хуткасць аператыўнай памяці гладка змяняецца на працягу ўсяго цыкла ін'екцыі, ствараючы паслядоўныя, якасныя часткі
Гэтая эвалюцыя ад простага да разумнага кантролю зрабіла прапарцыйныя клапаны неабходнымі ў сучаснай вытворчасці.
Як яны працуюць: унутры тэхналогіі
Разуменне, як працуюць прапарцыйныя клапаны кіравання патокам, дапамагае вам выбраць і выкарыстоўваць іх лепш. Давайце разбіваем ключавыя кампаненты:
1. Прапорцыйнае электрамагніт: мозг
Прапорцыйны электрамагніт падобны на мозг клапана. У адрозненне ад звычайных электрамагнітных электрамагнітаў, прапарцыянальных электрамагнітаў могуць ствараць розныя колькасці сілы на аснове электрычнага сігналу, які яны атрымліваюць.
Як гэта працуе:
- Прымае электрычны сігнал (ток або напружанне)
- Стварае магнітную сілу, прапарцыйную гэтаму сігналу
- Больш сігналу = больш магнітнай сілы
- Гэтая сіла перамяшчае ўнутраныя часткі клапана
Асноўныя асаблівасці:
- Выкарыстоўвае харчаванне пастаяннага току для бесперабойнай працы
- Часта выкарыстоўвае сігналы ШІМ (мадуляцыя шырыні пульса) каля 200 Гц
- Можа ўключаць у сябе "Dither" - малюсенькія вібрацыі, якія памяншаюць трэнне
2. Цела шпулькі і клапана: кантролер патоку
Усярэдзіне корпуса клапана сядзіць з дакладным цыліндрам, званым шпулькай. Гэта шпулька слізгае туды -сюды, каб кантраляваць паток.
Асаблівасці дызайну шпулькі
- Вылічэнне:Спецыяльныя формы (V, U або прамавугольная) урэзаюцца ў шпульку, якія кантралююць, як змяняецца паток з становішчам шпулькі
- Характарыстыкі перакрыцця:Як выраўноўваюцца краю шпулькі з партамі, уплывае на рэакцыю клапана
Характарыстыкі патоку
- Лінейны паток:Паток прапарцыйна павялічваецца пры руху шпулькі
- Прагрэсіўны паток:Паток павялічваецца больш на вялікіх адтулінах, даючы больш тонкае кіраванне пры нізкіх патоках
3. Кампенсацыя ціску: Падтрыманне паслядоўнага патоку
Адной з найважнейшых асаблівасцей у прапарцыйныя клапаны - кампенсацыя ціску. Гэтая сістэма гарантуе, што паток застаецца пастаянным, нават калі змяняецца ціск нагрузкі.
Праблема без кампенсацыі:Калі вы падымаеце вялікую нагрузку, задні ціск павялічваецца, памяншаючы паток, нават калі адкрыццё клапана застаецца ранейшым.
Рашэнне:Кампенсатар ціску аўтаматычна рэгулюе падзенне ціску праз галоўную шпульку, каб захаваць яго пастаянным.
Перавагі:
- Паток залежыць толькі ад сігналу клапана, а не ад нагрузкі
- Прадказальнае паводзіны сістэмы
- Прасцей праграмаванне і кіраванне
4. Сістэмы зваротнай сувязі: забеспячэнне дакладнасці
Прапорцыйныя клапаны больш высокага класа ўключаюць сістэмы зваротнай сувязі, якія адсочваюць фактычнае становішча шпулькі і параўноўваюць яго з патрэбным становішчам.
| Тып клапана | Зварот | Акуратнасць | Каштаваць | Прыкладанне |
|---|---|---|---|---|
| Клапаны з адкрытым завесам | Няма водгукаў | Умераны | Ніжэйшы | Асноўныя прыкладанні |
| Клапаны з закрытым контурам | Датчыкі LVDT | Высокі | Вышэйшы | Дакладныя прыкладанні |
Тыпы прапарцыянальных клапанаў кіравання патокам
Прапорцыйныя клапаны пастаўляюцца ў некалькіх канфігурацыях. Разуменне гэтых тыпаў дапаможа вам выбраць правільны для вашага прыкладання.
Па механізме прывада
Прамыя актывістыя клапаны
Электрамагніт непасрэдна перамяшчае шпульку
- Хуткая рэакцыя (5-10 мілісекунд)
- Кампактны памер
- Просты дызайн
Абмежаванні:Абмежаваны меншымі патокамі (<50 л/мін) і ціскам (<210 бар)
Лепш за ўсё:Невялікія сістэмы, медыцынскія прылады, пілотныя этапы для вялікіх клапанаў
Пілотныя клапаны (двухступеньчаты)
Невялікі пілотны клапан кіруе патокам алею, каб перамясціць галоўную шпульку
- Можа апрацоўваць высокія патокі (да 1600 л/мін)
- Высокі ціск (да 350 бар)
Абмежаванні:Павольны адказ (~ 100 мс)
Лепш за ўсё:Цяжкая тэхніка, буйныя прамысловыя сістэмы, высокія магутныя прыкладанні
Па функцыі
Клапаны кіравання патокам
- Асноўная праца - гэта кантроль за расходам
- Звычайна двухбаковыя ці 3-бальныя канфігурацыі
- Часта ўключаюць кампенсацыю ціску
- Хуткасць кіравання прывадам
Напрамкі кіравання клапанамі
- Кантраляваць як паток, так і кірунак
- Звычайна 4-бальныя, 3-пазіцыйныя клапаны
- Замяніце некалькі простых клапанаў
- Кіраванне цыліндрам або кірункам рухавіка і хуткасцю
Клапаны кіравання ціскам
- Ціск сістэмы кіравання, а не паток
- Уключыце клапаны дапамогі і зменлівыя клапаны ціску
- Падтрымлівайце бяспечны працоўны ціск
Прапарцыянальны супраць іншых тыпаў клапана
Разуменне таго, як прапарцыйныя клапаны параўноўваюць з іншымі тэхналогіямі, дапамагае вам прымаць лепшыя рашэнні.
Прапарцыянальны супраць клапанаў уключэння/выключэння
| Рыса | Уключэнне/выключэнне клапанаў | Прапарцыйныя клапаны |
|---|---|---|
| Тып кіравання | Бінарны (адкрыты/закрыты) | Бесперапынная (зменная) |
| Кантроль | Поўны паток альбо адсутнасць патоку | Любы паток ад 0-100% |
| Сістэмны шок | Высокія (раптоўныя змены) | Нізкія (гладкія пераходы) |
| Выкарыстанне энергіі | Часта марнатраўны | Эфектыўны (попыт на матч) |
| Складанасць | Простыя схемы | Больш складаная электроніка |
| Каштаваць | Нізкія першапачатковыя выдаткі | Больш высокія першапачатковыя выдаткі |
Прапарцыянальны супраць сервопростападобных клапанаў
| Рыса | Прапарцыйныя клапаны | Сервопрованныя клапаны |
|---|---|---|
| Акуратнасць | Добра (± 2-5%) | Выдатна (± 0,5%) |
| Хуткасць адказу | Умераны (2-50 Гц) | Вельмі хутка (> 100 Гц) |
| Каштаваць | Умераны | Высокі (у 10-20x больш) |
| Талерантнасць да забруджвання | Высокі | Нізкая (мае патрэбу ў вельмі чыстым алеі) |
| Складанасць | Умераны | Высокі |
| Падтрыманне | Стандарт | Спецыялізаваны |
Калі выбраць кожны тып
Выбірайце ўключэнне/выключэнне клапанаў, калі:
- Вам патрэбен толькі просты адкрыты/закрыты кантроль
- Кошт з'яўляецца асноўнай праблемай
- Дадатак можа пераносіць шок і вібрацыю
- Дакладны кантроль не патрабуецца
Выберыце прапарцыйныя клапаны, калі:
- Вам патрэбна пераменная хуткасць або кіраванне становішчам
- Гладкая праца важная
- Неабходна энергаэфектыўнасць
- Умераная дакладнасць дастаткова
- Праца ў тыповых прамысловых умовах
Выберыце сервопропас, калі:
- Патрабуецца ультра-высокая дакладнасць
- Вельмі хуткі адказ
- Кошт другаснай прадукцыйнасці
- Вы можаце падтрымліваць вельмі чыстую гідраўлічную вадкасць
- Дадатак патрабуе гэтага (аэракасмічная, тэставанне)
Асноўныя паказчыкі эфектыўнасці, якія вы павінны ведаць
Пры выбары прапарцыянальнага клапана некалькі паказчыкаў прадукцыйнасці вызначаюць, наколькі добра ён будзе працаваць у вашым дадатку.
Рэйтынгі патоку і ціску
Максімальная хуткасць патоку
- Звычайна ўказаны пры стандартным падзенні ціску (напрыклад, 5 бар або 70 фунтаў на кв.дюйм)
- Тыповыя дыяпазоны: 7-1000 л/мін (2-260 г/мін)
- Выберыце на аснове патрабаванняў хуткасці вашага прывада
Максімальны ціск
- Бяспечны ліміт аперацыйнага ціску
- Тыповыя дыяпазоны: 280-400 бар (4000-5800 PSI)
- Павінен перавышаць максімальны ціск вашай сістэмы
Падзенне ціску
- Ціск, страчаны па клапане пры намінальным патоку
- Ніжэй лепш для эфектыўнасці
- Тыповыя: 5-35 бар (70-500 фунтаў на квадратны квадрат) пры намінальным патоку
Дакладнасць і паўтаральнасць
Гістэрэз
Розніца ў вывадзе пры набліжэнні адной кропкі з розных напрамкаў
- Тыповыя: 2-5% ад поўнага маштабу
- Ніжэй лепш для дакладных прыкладанняў
Лінейнасць
Наколькі цесна паток клапана ідзе па ўваходным сігнале
- Тыповае: ± 2% ад поўнага маштабу
- Лінейныя клапаны лягчэй кантраляваць
Паўтаральнасць
Паслядоўнасць пры вяртанні да аднаго ўваходнага сігналу
- Тыповыя: ± 1-3% ад поўнага маштабу
- Важна для паслядоўнай вытворчасці
Тупіка
Дыяпазон уваходнага сігналу, які не вырабляе выхад
- Тыповыя: 2-5% поўнага дыяпазону сігналу
- Выкліканы перакрыццем шпулькі, неабходным для герметызацыі
Табліца параўнання прадукцыйнасці
| Тып клапана | Дыяпазон патоку | Ціск | Час адказу | Гістэрэз | Талерантнасць да забруджвання | Адносная кошт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Асноўны прапарцыйны | 7-100 л/мін | Да 280 бараў | 20-100 мс | 3-5% | Высокі | 2-4x |
| Прапарцыйны закрыты цыкл | 7-1000 л/мін | Да 350 бар | 10-50 мс | 1-2% | Высокі | 4-8x |
| Сервопропастические | 10-500 л/мін | Да 350 бар | 5-20 мс | <1% | Умераны | 8-15x |
| Праўда сервопривода | 5- |
