Калі пнеўматычны цыліндр рухаецца занадта хутка або змагаецца з ліпка-слізгацельным рухам, рашэнне звычайна заключаецца ў правільным выбары і ўстаноўцы клапана рэгулявання патоку. Пнеўматычны клапан рэгулявання патоку рэгулюе паток сціснутага паветра для кантролю хуткасці прывада, што робіць яго важным для любой аўтаматызаванай сістэмы, якая патрабуе дакладнага часу руху. У адрозненне ад сваіх гідраўлічных аналагаў, гэтыя клапаны павінны апрацоўваць дынаміку сціскальнай вадкасці, дзе суадносіны ціску і гукавыя ўмовы патоку прынцыпова змяняюць характарыстыкі кіравання.
Як працуюць пнеўматычныя клапаны рэгулявання патоку
Асноўная функцыя заключаецца ў стварэнні зменнага абмежавання на шляху паветра. Калі сціснутае паветра праходзіць праз звужанае адтуліну, энергія ціску ператвараецца ў кінетычную, ствараючы падзенне ціску, якое памяншае хуткасць патоку ўніз па плыні. Але сціснутае паветра паводзіць сябе інакш, чым несціскальныя вадкасці, уносячы складанасці, якія ўплываюць на стабільнасць кіравання.
Калі паветра праходзіць праз абмежаванне, суадносіны паміж ціскам уверсе ($P_1$) і ціскам унізе ($P_2$) вызначаюць рэжым патоку. Пры ўмераных перападах ціску расход павялічваецца прапарцыйна перападу ціску. Аднак, як толькі стаўленне ціску $P_2/P_1$ апускаецца ніжэй крытычнага значэння (звычайна каля 0,528 для паветра), хуткасць патоку ў горле дасягае мясцовай гукавой хуткасці. Гэты стан, які называецца задушаным патокам або гукавым патокам, уяўляе сабой фундаментальную мяжу.
У закрытым патоку далейшае памяншэнне ціску ўнізе больш не павялічвае масавы расход. Паток фактычна "дасягнуў максімуму" на хуткасці гуку праз гэты памер адтуліны. Гэта фізічная з'ява забяспечвае неад'емную стабільнасць пнеўматычных сістэм.
Стандарт патоку ISO 6358Традыцыйныя гідраўлічныя значэнні Cv не падыходзяць для пнеўматычнага прымянення, таму што яны заснаваны на патоку несціскальнай вады. Стандарт ISO 6358 разглядае гэта з дапамогай двух параметраў:
- Гукавая праводнасць (C):Максімальная прапускная здольнасць ва ўмовах задушэння, выражаная ў дм³/(с·бар).
- Каэфіцыент крытычнага ціску (b):Кропка пераходу паміж дозвуковой і гукавой плынню (звычайна ад 0,2 да 0,5).
Ураўненні патоку на аснове гэтых параметраў:
Для заглушанага патоку, калі $P_2/P_1 \le b$:
$$ Q = C \cdot P_1 \cdot K_t $$Для дозвуковой плыні, калі $P_2/P_1 > b$:
$$ Q = C \cdot P_1 \cdot K_t \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{\frac{P_2}{P_1} - b}{1 - b}\справа)^2} $$Дзе $K_t$ — тэмпературны папраўчы каэфіцыент.
Унутраная канструкцыя і кампаненты
Тыповы рэгулятар хуткасці аб'ядноўвае дзве функцыі ў адным кампактным корпусе: дроссель і зваротны клапан.
Матэрыялы корпуса клапана:Выбар залежыць ад асяроддзя. Латунь з нікеляваным пакрыццём абслугоўвае агульныя завадскія патрэбы, а анадаваны алюміній зніжае вагу. Нержавеючая сталь (304/316) вельмі важная для памяшканняў для прамывання, а інжынерныя пластыкі (PBT) прапануюць эканамічна эфектыўныя лёгкія рашэнні.
Дызайн ігольчастага клапана:У высакаякасных канструкцыях выкарыстоўваецца разьба з дробным крокам (10-15 абаротаў) для дакладнага кантролю ў дыяпазоне 10-50 мм/с. Кут звужэння ўплывае на характэрную крывую - лінейныя звужэнні забяспечваюць прапарцыйныя змены, у той час як звужэнні з роўнымі працэнтамі забяспечваюць больш дакладны кантроль пры нізкіх адтулінах.
Канфігурацыя зваротнага клапана:Убудаваны зваротны клапан дазваляе свабодны паток у зваротным кірунку. Тыпы манжетных ушчыльненняў кампактныя, але могуць даць уцечку пры нізкім ціску; шаравыя або талеркавыя тыпы забяспечваюць больш шчыльнае закрыццё, але патрабуюць больш месца.
Стратэгіі кантролю за вымяральнікам супраць вымярэння
Палажэнне ўстаноўкі прынцыпова ўплывае на паводзіны сістэмы. Гэта адрозненне выклікае больш праблем на месцах, чым любы іншы аспект кіравання пнеўматычным патокам.
Кантроль вымярэння (абмежаванне выхлапу)У гэтай канфігурацыі зваротны клапан забяспечвае свабодны паток у цыліндр, у той час як іголка абмяжоўвае выхад адпрацаванага паветра з супрацьлеглай камеры. Прынцып працы стварае падушку ціску. Калі поршань рухаецца, адпрацаванае паветра стварае супрацьціск, паляпшаючы калянасць і прадухіляючы слізгаценне.
Кантроль лічыльніка (абмежаванне паставак)Тут іголка абмяжоўвае ўваходнае паветра, а выпускныя адтуліны свабодна. Гэта часта прыводзіць да няўстойлівага руху ("дрыгання"), таму што ціск у камеры падачы падае, калі аб'ём павялічваецца, у выніку чаго поршань спыняецца, пакуль ціск не адновіцца.
«Калі вы сумняваецеся, вымерайце». Для цыліндраў падвойнага дзеяння стандартным варыянтам з'яўляецца адмер. Датчык павінен быць зарэзерваваны толькі для цыліндраў простага дзеяння (зваротная спружына) або спецыяльных праграм плыўнага пуску.
| Характарыстыка | Вымяральнік (выхлап) | Лічыльнік (пастаўка) |
|---|---|---|
| Плыўнасць руху | Выдатна (прадухіляе слізгаценне) | Дрэнны (схільны да рыўкоў) |
| Апрацоўка грузаў | Добрая амартызацыя звышнагрузак | Рызыка ўцёкаў з гравітацыйнай нагрузкай |
| Стабільнасць хуткасці | Высокі (эфект падушкі) | Пераменная (залежыць ад пастаўкі) |
| Лепшыя прыкладання | Цыліндры падвойнага дзеяння | Цыліндры простага дзеяння |
Працэс выбару і памеру клапана
Правільны памер прадухіляе недастатковы памер клапанаў, якія абмяжоўваюць сілу прывада, і занадта вялікія клапаны, якія ахвяруюць дазволам рэгулявання хуткасці.
Пачніце з разліку неабходнага расходу на аснове характарыстык цыліндру:
$$ Q = \frac{A \cdot L \cdot 60}{t} $$Дзе $A$ — плошча поршня (см²), $L$ — даўжыня ходу (см), а $t$ — час ходу (секунды).
Перапад ціску:Абмежаваць падзенне ціску на клапане да 0,5-1,0 бар пры намінальным расходзе. Больш высокія кроплі марнуюць энергію; вельмі нізкія кроплі паказваюць на занадта вялікі клапан з дрэнным дазволам.
Ўстаноўка і ліквідацыя непаладак
Усталюйце клапан рэгулявання патоку як мага бліжэй да адтуліны балона. Доўгія ўчасткі труб ствараюць сціскальны аб'ём, які дзейнічае як паветраная спружына, пагаршаючы рэакцыю.
Першапачатковая карэкціроўка:Пачніце з адкрытай іголкі на 3-4 абароту. Калі адбываецца слізгаценне, праверце кантроль расходніка. Калі рух занадта хуткі, зачыняйце паступова з крокам у чвэрць абароту.
| Сімптом | Верагодная прычына | Рашэнне |
|---|---|---|
| Адрывісты рух (прыліпанне-слізгаценне) | Метравое кіраванне на цыліндры падвойнага дзеяння | Пераналадзьце на лічыльнік |
| Хуткасць змяняецца ў сярэдзіне ходу | Ваганні ціску падачы | Усталюйце спецыяльны рэгулятар |
| Няма кантролю хуткасці | Забруджванне або зламаная іголка | Агледзець фільтр; замяніць клапан |
| Цыліндр дрэйфуе пасля прыпынку | Унутраная ўцечка зваротнага клапана | Замена клапана; праверыць забруджванне |
Тэхнічнае абслугоўванне і тэрмін службы
Пнеўматычныя клапаны рэгулявання патоку кваліфікуюцца як кампаненты, якія не патрабуюць абслугоўвання, але рэгулярны агляд прадухіляе нечаканыя збоі.
У нармальных прамысловых умовах з належным чынам адфільтраваным паветрам (мінімум 40 мікрон) забяспечваюцца якасныя клапаны5-10 гадоўтэрмін службы.
Фактары, якія зніжаюць жыццё:
- Падача забруджанага паветра (памяншае тэрмін службы ўшчыльнення)
- Экстрэмальныя тэмпературы за межамі герметычнасці
- Агрэсіўная рэгуляванне выклікае знос ніткі
- Хімічнае ўздзеянне (патрабуецца нержавеючая сталь/FKM)
Па меры развіцця прамысловых сістэм пнеўматычнае кіраванне патокам адаптуецца шляхам уключэння датчыкаў і падключэння да сеткі. Нягледзячы на тое, што новыя электрычныя прывады забяспечваюць дакладнасць, пнеўматыка застаецца лепшай для высакахуткасных прымянення з кароткім ходам, выбуханебяспечнай атмасферы і асяроддзяў прамывання, дзе патрабуецца надзейная перагрузка.
