Hüdrauliliste juhtventiilide tüübid

Hüdraulilised juhtventiilid toimivad vedeliku toitesüsteemide otsustuskeskustena. Iga hüdroahel sõltub nendest komponentidest, et reguleerida kolme põhiparameetrit: vedeliku voolu suunda, rõhu taset süsteemis ja kiirust, millega vedelik liigub läbi täiturmehhanismide. Hüdrauliliste juhtventiilide tüüpide mõistmine on oluline kõigile, kes tegelevad hüdrosüsteemide projekteerimise, hooldamise või tõrkeotsinguga erinevates tööstusharudes alates tootmisest kuni kosmosetööstuseni.

Hüdrauliliste juhtventiilide tüüpide klassifikatsioon järgib funktsionaalset raamistikku, mis on püsinud järjepidevana aastakümnete pikkuse hüdrotehnika praktika jooksul. See raamistik jagab kõik hüdroventiilid kolme põhikategooriasse vastavalt sellele, mida nad juhivad. Suunavad juhtventiilid määravad, kuhu vedelik läheb. Rõhu reguleerimisventiilid juhivad süsteemis olemasolevat jõudu. Voolu reguleerimisventiilid reguleerivad täiturmehhanismide liikumiskiirust. Igas kategoorias on rida spetsiaalseid disainilahendusi, millest igaüks on kavandatud vastama konkreetsetele töönõuetele.

Hüdrauliliste juhtventiilide klassifikatsiooni mõistmine

Hüdrauliliste juhtventiilide tüüpide kolmesambaline klassifitseerimissüsteem tekkis praktilisest insenerivajadusest: korraldada komponendid nende peamise funktsiooni järgi hüdroahelas. See klassifikatsioon ei ole meelevaldne. See peegeldab hüdrosüsteemide põhifüüsikat, kus vedeliku võimsust saab juhtida suunamise, rõhu reguleerimise või voolu piiramise kaudu.

Suunavad juhtventiilid (DCV)hallata hüdraulikavedeliku teed läbi süsteemi. Kui operaator aktiveerib hoova silindri pikendamiseks või mootori tagurdamiseks, suunab suunajuhtventiil voolu pumbast vastavasse täiturmehhanismi. Need ventiilid ei reguleeri otseselt rõhku ega voolukiirust; nad lihtsalt avavad ja sulgevad teatud vedelikuteed. Kahepoolse toimega silindri jaoks on vaja neljasuunalist suundventiili, millel on ühendused pumba rõhu (P), paagi tagasivoolu (T) ja kahe täiturmehhanismi pordiga (A ja B).

Rõhu reguleerimisventiilid (PCV)säilitada ohutud töötingimused, reguleerides süsteemis kasutatavat jõudu. Hüdrauliline rõhk kujutab endast salvestatud energiat ja liigne rõhk võib voolikuid lõhkuda, tihendeid kahjustada või pumba komponente hävitada. Rõhu reguleerimisventiilid reageerivad süsteemi rõhu muutustele, avades paaki suunduvad leevendusteed või piirates voolu, et säilitada konkreetne rõhutasemed erinevates ahela harudes. 3000 PSI-le seatud kaitseklapp avaneb, kui süsteemi rõhk läheneb sellele piirile, kaitstes allavoolu komponente ülerõhu kahjustuste eest.

Voolu reguleerimisventiilid (FCV)määrake täiturmehhanismi kiirus, reguleerides ahelat ajaühikus läbiva vedeliku mahtu. Hüdraulilise silindri või mootori kiirus sõltub otseselt sellest, kui palju vedelikku sinna siseneb. Voolu reguleerimisventiil piirab seda mahtu ava või drosselklapi abil. Kui koormustingimused töötamise ajal muutuvad, kohanduvad kompenseeritud voolu reguleerimisventiilid automaatselt, et säilitada täiturmehhanismi ühtlane kiirus sõltumata rõhumuutustest.

See funktsionaalne eraldamine tähendab, et üks hüdroahel nõuab tavaliselt mitut tüüpi ventiili koos töötamist. Mobiilse ekskavaatori noole vooluring võib kasutada väljatõmbamise või tagasitõmbamise valimiseks suunajuhtventiili, koormuse langemise vältimiseks vastukaaluventiili ja liikumise tasandamiseks voolu reguleerimisventiili. Süsteemi tõhusa disaini aluseks on arusaamine, millised hüdrauliliste juhtventiilide tüübid vastavad millistele juhtimiseesmärkidele.

Suunavad juhtventiilid: vooluteede haldamine

Suunavad juhtventiilid identifitseeritakse standardiseeritud tähise abil, mis kirjeldab nende konfiguratsiooni. Märgistus järgib "viiside ja positsioonide" vormingut. Neljasuunaline kolmepositsiooniline klapp on kirjutatud kui 4/3 (neli porti, kolm lülitusasendit). Võimaluste arv viitab välistele ühendustele: tavaliselt rõhu sisselaskeava (P), paagi tagasivool (T või R) ja üks või mitu tööporti (A, B, C). Asendite arv kirjeldab, mitut stabiilset lülitusolekut klapp suudab säilitada.

Tööstushüdraulika kõige levinum konfiguratsioon on neljakäiguline kolmeasendiline ventiil (4/3). See disain tagab neutraalse keskasendi, kus klapi saab programmeerida ühendama porte erineval viisil, olenevalt rakendusest. Suletud keskventiil blokeerib kõik neutraalasendis olevad pordid, võimaldades pumpa tühjendada. Avatud keskventiil suunab pumba voolu madalal rõhul otse paaki tagasi, vähendades energiatarbimist, kui tööd ei tehta. Tandem-keskuse konfiguratsioon tühjendab pumba, võimaldades samal ajal täiturmehhanismidel vabalt hõljuda.

Suundjuhtventiilide sisemine mehhanism jaguneb kaheks põhiliseks konstruktsiooniks: poolventiilid ja klapid. Nende disainilahenduste vaheline tehniline kompromiss kujundab nende rakendusala.

Poolventiilid kasutavad silindrilist elementi, millel on täpselt töödeldud pinnad, mis libisevad avades, et katta ja avada porte. Pooli ja ava vaheline lõtk peab olema minimaalne (tavaliselt 5–25 mikronit), et vähendada sisemist leket, võimaldades samas sujuvat liikumist. See disain sobib suurepäraselt rakendustes, mis nõuavad mitut vooluteed ja sujuvaid üleminekuid positsioonide vahel. Pilootjuhitavad neljasuunalised kolmeasendilised poolventiilid on mobiilsete seadmete standardvarustuses, kuna need saavad hakkama keeruliste keskpordi konfiguratsioonidega. Vajalik vahemaa aga tähendab, et poolklappidel on sisemine leke, mis võib põhjustada täiturmehhanismi triivimist, kui koormust hoitakse pikema aja jooksul.

Klapiventiilid kasutavad ketast või koonust, mis asetsevad vastu klapipinda, mida tavaliselt aitavad vedrujõud ja sisselaskerõhk. Suletuna loob plaat metall-metalli või elastomeeri-metalli kontakti, saavutades nulli lekke. See disain tagab antud ümbriku suuruse jaoks kiireimad reaktsiooniajad ja suurima vooluvõimsuse. Kaasaegsed, DIN-standarditele vastavad kompaktsed sihvtitüüpi suunajuhtventiilid suudavad saavutada tsüklikiirust, mis ületab 100 toimingut minutis, ilma mõõdetava lekketa suletud olekus. Plaatventiilide piirangud ilmnevad rakendustes, mis nõuavad keerulist voolu suunamist või vahepealset positsioneerimist.

Valik pooli ja poppet kujunduse vahel peegeldab rakenduse prioriteetset hierarhiat. Kõrgsurvekinnitusseadmete või kraana koorma hoidmise jaoks, kus lekke puudumine on kohustuslik, on ette nähtud klapid, hoolimata nende piirangutest voolu suunamise paindlikkuses. Pideva modulatsiooni rakenduste jaoks, nagu ekskavaatori juhtseadised, tagavad poolventiilid vajalikud sujuvad üleminekud, kuigi nende sisemine leke nõuab perioodilist reguleerimist või kulunud komponentide väljavahetamist.

Suunavate juhtventiilide käitamismeetodid hõlmavad käsitsi hoobasid, mehaanilisi nukke, pneumaatilisi juhtseadmeid, hüdraulilisi juhtseadmeid, solenoidjuhtimisseadmeid ja proportsionaalseid elektroonilisi juhtseadmeid. Valik sõltub sellest, kas rakendus nõuab sisse-välja lülitamist või pidevat positsioneerimist, kui palju jõudu on käivitamiseks saadaval ja kas on vaja kaug- või automaatjuhtimist.

Rõhu reguleerimisventiilid: süsteemi ohutus ja reguleerimine

Rõhu reguleerimisventiilid säilitavad süsteemi terviklikkuse, vältides hävitavaid ülerõhutingimusi ja luues kindlad rõhutasemed erinevates ahela harudes. Kõige põhilisem rõhu reguleerimise komponent on kaitseventiil, mis toimib kogu hüdrosüsteemi ohutu tagasilöögi tõkkena.

Kaitseklapid avanevad, kui süsteemi rõhk ületab eelseadistatud piiri, suunates voolu paaki ja takistades rõhu edasist tõusu. Kõik suletud ahelaga hüdroahelad vajavad kaitseklapi kaitset. Ilma selle kaitseta põhjustaks blokeeritud täiturmehhanism või suletud suundventiil rõhu tõusu, kuni midagi ebaõnnestub – tavaliselt puruneb voolik, läbi puhutud tihend või kahjustatud pump. Kaitseklappe iseloomustab nende pragunemisrõhk (kus nad hakkavad avanema) ja täisvoolurõhk (kus need läbivad maksimaalse nimivoolu).

Kaitseventiilide sisekujundus jaguneb kahte kategooriasse, millel on oluliselt erinevad jõudlusnäitajad.

Otsese toimega kaitseventiilid kasutavad süsteemi rõhku, mis mõjub reguleeritava vedru vastu otse kangile või poolielemendile. Kui survejõud ületab vedrujõu, avaneb klapp. Selle disaini lihtsus tagab ülikiire reageerimise, tavaliselt 5–10 millisekundit, mõnede kujunduste puhul aga 2 millisekundit. See kiire reaktsioon piirab tõhusalt rõhu hüppeid äkiliste koormuse muutuste või pumba seiskumise ajal. Otsetoimega ventiilidel on aga suur rõhu ületamine – lõhenemisrõhu ja täisvoolu rõhu erinevus võib olla 300–500 PSI või rohkem. Suurte voolukiiruste korral võib see rõhu tühistamine tekitada märkimisväärset kuumust ja müra, tekitades mõnikord ülekoormatud otsetoimega kaitseklapi iseloomulikku "karjuvat" heli.

Pilootjuhitavad kaitseventiilid kasutavad kaheastmelist konstruktsiooni, kus väike juhtventiil juhib suuremat peamist klapielementi. Süsteemi rõhk toimib pilootfaasis, mis kasutab rõhuerinevust põhipooli või plaadi täpseks positsioneerimiseks. Selle konstruktsiooniga saavutatakse palju rangem rõhukontroll, mis on tavaliselt piiratud 50–100 PSI-ga isegi täisvõimsusel. Pilootjuhtimisega ventiilid töötavad vaiksemalt ja toodavad vabastuse ajal vähem soojust. Kompromiss on reageerimisaeg: juhtrõhu loomine ja peamise klapielemendi liigutamine nõuab ligikaudu 100 millisekundit, mis on oluliselt aeglasem kui otsetoimega konstruktsioonid.

Servoventiilide määramine tähendab süsteemi täielikku pühendumist. ISO 16/13/10 puhtuse saavutamiseks ja säilitamiseks on vaja suure tõhususega filtreid (tavaliselt β25 ≥ 200), sagedast õliproovide võtmist ja analüüsimist, suletud õhupuhastitega mahuteid, mis sisaldavad filtreerimist, rangeid montaaži puhtuse protseduure ja põhjalikku operaatori koolitust. Ainuüksi filtreerimissüsteem võib maksta rohkem kui servoventiil. Servoklapi tehnoloogiat kaaluvad organisatsioonid peavad mõistma, et klapi ostuhind on alles algus; tegelik hind seisneb ülipuhta vedeliku tingimuste säilitamises, millest sõltub servoklappide jõudlus.

Lisaks põhilistele vabastusfunktsioonidele vastavad spetsiaalsed rõhureguleerimisventiilid spetsiifilistele vooluahela nõuetele:

• Rõhu alandamise ventiilidpiirata haruahela rõhku põhisüsteemi rõhust madalamale tasemele. Lihvimisoperatsioon võib vajada 1000 PSI, samas kui põhisüsteem töötab 3000 PSI juures. Reduktorventiil hoiab lihvimisringis madalamat rõhku, kaitstes tundlikke komponente ja hoides ära liigse jõu toorikule.
• Järjestusventiilidjäävad suletuks, kuni sisendrõhk saavutab eelseadistatud taseme, seejärel avage, et võimaldada voolu sekundaarsele funktsioonile. Puurpressis tagab järjestusventiil, et klambrisilinder lõpetab oma käigu (põhjustades süsteemi rõhu tõusu), enne kui laseb puurisilindril edasi liikuda. See hoiab ära puurimise kinnitamata toorikusse.
• Vastukaalu ventiilidvältida jooksvaid koormusi vertikaalsetes või ülejooksurakendustes. Need ventiilid ühendavad pilootjuhitava kaitseklapi integreeritud tagasilöögiklapiga. Täiturmehhanismi tagasivoolutorusse paigaldatud vastukaaluklapp tekitab koormust toetava vasturõhu. Pikendatud külje juhtrõhk moduleerib ventiili kontrollitud laskumise võimaldamiseks. Ilma vastukaalu ventiilideta langeksid gravitatsioonilised koormused vabalt ja mootoriga käitatavad koormused ületaksid. Disain sisaldab reguleeritavaid pilootsuhteid koos koormusega kohanduvate vastukaaluventiilidega, mis reguleerivad automaatselt oma juhtsuhet vastavalt koormustingimustele, et optimeerida stabiilsust ja energiatõhusust.
• Mahalaadimisventiilidsuunama pumba voolu madala rõhu all paaki, kui süsteemi rõhk jõuab välise piloodi poolt signaalitud seadepunkti. Need ventiilid esinevad akuahelates ja kõrge ja madala pumba ahelates. Kui aku on täielikult laetud, reageerib tühjendusventiil aku juhtsignaalile ja suunab pumba voolu paaki, vähendades energiatarbimist ja soojuse tootmist, säilitades samal ajal rõhku akumulaatoris.

Voolu reguleerimisventiilid: kiiruse ja kiiruse juhtimine

Voolu reguleerimisventiilid reguleerivad täiturmehhanismi kiirust, piirates ahelat läbiva vedeliku mahtu. Kuna täiturmehhanismi kiirus on otseselt võrdeline voolukiirusega (kiirus = voolukiirus / kolvi pindala), tagab voolukiiruse reguleerimine silindrite ja mootorite täpse kiiruse reguleerimise.

Lihtsaim voolu reguleerimise seade on drosselklapp või nõelventiil – sisuliselt reguleeritav ava. Reguleerimise pööramine loob vooluteele muutuva piirangu. Düüsi läbiv voolukiirus järgib seost Q = CA√(ΔP), kus Q on voolukiirus, C on voolutegur, A on ava pindala ja ΔP on rõhu langus kogu ava. See paljastab lihtsate drosselventiilide põhimõttelise piirangu: voolukiirus sõltub nii düüsi seadistusest kui ka selle rõhkude erinevusest.

Kui koormuse rõhk muutub – näiteks kui silinder liigub horisontaalsest asendist vertikaalasendisse, muutes gravitatsioonilist koormust –, muutub rõhkude vahe gaasihooval. See põhjustab voolukiiruse muutumise isegi siis, kui düüsi seadistus jääb konstantseks. Tulemuseks on täiturmehhanismi ebaühtlane kiirus, mis sõltub koormustingimustest. Rakendustes, kus piisab ligikaudsest kiiruse reguleerimisest ja kus kulu on kriitiline, on lihtsad drosselklapid kasulikud. Täppisrakendused nõuavad aga kompensatsiooni.

Rõhukompenseeritud voolureguleerimisventiilid (PCFCV-d) lahendavad koormusest sõltumise probleemi, säilitades pideva rõhulanguse mõõteavas, sõltumata koormuse muutustest. Klapil on kaks elementi: reguleeritav drosselava, mis seab soovitud voolu, ja kompensaatoripool, mis reageerib rõhu tagasisidele.

Kompensaatoripool toimib mehaanilise rõhuregulaatorina. See tunnetab väljalaskerõhku ja positsioneerib end nii, et säilitada mõõteava fikseeritud rõhuerinevus. Kui koormuse rõhk suureneb, liigub kompensaatori pool, et suurendada piirangut enne mõõteava, hoides ΔP konstantsena. Kui koormusrõhk väheneb, avaneb pool veelgi. Kuna ΔP jääb konstantseks ja mõõteava pindala on fikseeritud, jääb voolukiirus Q peaaegu konstantseks, sõltumata allavoolu rõhumuutustest.

Rõhukompenseeritud voolureguleerimisventiile saab konfigureerida voolumõõturi (täiturmehhanismi siseneva voolu reguleerimiseks) või vooluhulga reguleerimiseks (ajamist väljuva voolu reguleerimiseks). Arvesti väljalülitamise konfiguratsioon on eriti oluline ülekoormuste, näiteks vertikaalselt laskuvate silindrite kontrollimiseks. Piirates tagasivoolu, takistab meeter-välja juhtimine koorma vaba langemist ja tagab stabiilse kontrollitud laskumise.

Rõhukompenseeritud voolureguleerimisventiilide dünaamiline jõudlus sõltub sellest, kui kiiresti kompensaatori pool rõhumuutustele reageerib. Mobiilseadmetes ja ehitusmasinates, kus koormustingimused muutuvad pidevalt, toimub kompensaatoripooli pidev reguleerimine. Selline sagedane liikumine põhjustab pooli, vedru ja tihenduspindade mehaanilist kulumist. Väga dünaamiliste rakenduste puhul on karastatud poolidega, kulumiskindlate katete ja kvaliteetsete vedrudega voolureguleerimisventiilide määramine hädavajalik, et vältida enneaegset lagunemist ja säilitada kiiruse reguleerimise täpsust kogu ventiili kasutusea jooksul.

Temperatuuri kompenseerimine lisab veel ühe keerukuse kihi. Hüdraulikaõli viskoossus muutub märkimisväärselt temperatuuri tõustes – tavaliselt muutub see 5–10 korda õhemaks, kui temperatuur tõuseb 20 °C-lt 80 °C-le. Kuna vool läbi ava sõltub osaliselt viskoossusest, võivad voolukiirused varieeruda sõltuvalt õli temperatuurist isegi rõhukompenseeritud konstruktsioonide korral. Temperatuuriga kompenseeritud voolu reguleerimisventiilid sisaldavad temperatuuritundlikku elementi, mis reguleerib efektiivset ava pindala, et neutraliseerida viskoossuse muutusi, säilitades tõeliselt konstantse voolu kogu töötemperatuuri vahemikus.

Täiustatud elektrohüdraulilised juhtimissüsteemid

Traditsioonilised hüdroventiilid töötavad diskreetsetes olekutes: täielikult avatud, täielikult suletud või teatud asendite vahel lülitatud. Täiustatud rakendused, mis nõuavad täpset positsioneerimist, sujuvaid kiiruse üleminekuid või muutuva jõu juhtimist, nõuavad pidevat ventiili modulatsiooni. See nõue tõi kaasa elektrohüdrauliliste ventiilide väljatöötamise, mis võtavad vastu elektrilisi käsusignaale ja tagavad proportsionaalse või servokvaliteediga vastuse.

Proportsionaalsed ventiilid esindavad pideva elektrohüdraulilise juhtimise esimest taset. Need ventiilid kasutavad impulsi laiusmoduleeritud (PWM) elektrilisi signaale, et juhtida proportsionaalseid solenoide, mis tekitavad klapipoolile muutuva jõu. Solenoidi voolu moduleerimisega saab klapipooli paigutada ükskõik kuhu selle käigu piires, mitte ainult eraldiseisvate fiksaatorite juures. See võimaldab täiturmehhanismi kiiruse sujuvat suurendamist, täpset vahepealset positsioneerimist ja programmeeritavaid kiirendusprofiile.

Proportsionaalventiilide juhtimise eraldusvõime sõltub proportsionaalse solenoidi ja elektriajami kvaliteedist. Kaasaegsed proportsionaalsed ventiilid saavutavad asendi eraldusvõime parema kui 0,1% täiskäigust, reaktsiooniajad on tavaliselt vahemikus 50–200 millisekundit. Hüstereesi (asundite erinevus suurenevate ja kahanevate käsusignaalide vahel) hoitakse kvaliteediga proportsionaalsetes klappides tavaliselt alla 3% täiskäigust.

Proportsionaalsed ventiilid pakuvad soodsat kulu ja jõudluse suhet paljude tööstuslike ja mobiilsete rakenduste jaoks. Need taluvad vedeliku saastumist paremini kui servoventiilid, mis tavaliselt töötavad usaldusväärselt ISO puhtuskoodide järgi umbes 17.15.12. Seetõttu sobivad need ehitusseadmetele, põllumajandusmasinatele ja tööstuspressidele, kus absoluutset täpsust ei nõuta, kuid sujuv ja kontrollitud liikumine on väärtuslik. Hüdrauliline ekskavaator kasutab proportsionaalseid ventiile, et tagada operaatorile täpne kontroll poomi, varda ja kopa liikumise üle, võimaldades delikaatseid toiminguid, säilitades samal ajal tugeva jõudluse saastunud keskkonnas.

Servoventiilid esindavad hüdraulilise juhtimise täpsuse kõrgeimat taset. Erinevalt proportsionaalsetest ventiilidest, mis positsioneerivad pooli lihtsalt elektrisisendi alusel, sisaldavad servoklapid sisemisi tagasisidesilmusi, mis võrdlevad pidevalt pooli tegelikku asendit käsuasendiga ja teevad parandusi. See suletud ahelaga sisejuhtimine koos keeruliste disainidega, mis kasutavad pöördemomendi mootoreid ja klapi-düüsi pilootastmeid, saavutab reaktsiooniajad alla 10 millisekundi ja positsioneerimistäpsus, mis ületab 0,01% täiskäigust.

Servoventiilide jõudlusele kehtivad ranged nõuded. Servoventiilide sisemised vahed on äärmiselt kitsad – tavaliselt 1–3 mikronit –, võimaldades minimaalset sisemist leket, kuid tekitades saaste suhtes äärmise tundlikkuse. Üksik kulumisosake, mis on suurem kui pooli kliirens, võib põhjustada klapi kinnijäämise või rikke. Tööstuse kogemused näitavad järjekindlalt vedeliku saastumist, mis põhjustab 70–90% hüdraulikakomponentide riketest, kusjuures servoklapid on kõige haavatavamad komponendid.

Servoventiilide määramine tähendab süsteemi täielikku pühendumist. ISO 16/13/10 puhtuse saavutamiseks ja säilitamiseks on vaja suure tõhususega filtreid (tavaliselt β25 ≥ 200), sagedast õliproovide võtmist ja analüüsimist, suletud õhupuhastitega mahuteid, mis sisaldavad filtreerimist, rangeid montaaži puhtuse protseduure ja põhjalikku operaatori koolitust. Ainuüksi filtreerimissüsteem võib maksta rohkem kui servoventiil. Servoklapi tehnoloogiat kaaluvad organisatsioonid peavad mõistma, et klapi ostuhind on alles algus; tegelik hind seisneb ülipuhta vedeliku tingimuste säilitamises, millest sõltub servoklappide jõudlus.

Valikukriteeriumid ja tööstusharu standardid

Sobivate hüdrauliliste juhtventiilide tüüpide valimine nõuab töötingimuste, jõudlusnõuete ja elutsükliga seotud kaalutluste süstemaatilist hindamist. Valikuprotsess järgib tavaliselt struktureeritud raamistikku.

Hõlbustab versiooniuuendusi (uuema tehnoloogiaga klapid võivad vanemaid konstruktsioone otse asendada)

• Süsteemi maksimaalne rõhk:Ventiilid peavad olema kõrgema süsteemirõhu tasemest vastava ohutusvaruga (tavaliselt 1,3–1,5 korda töörõhku)
• Voolukiiruse nõuded:Ventiili läbilaskevõime peab ületama vooluahela maksimaalset nõudlust, et vältida liigset rõhulangust ja soojuse teket
• Vedeliku ühilduvus:Tihendimaterjalid ja klapi korpuse materjalid peavad vastu pidama hüdrovedeliku (naftaõli, vesi-glükool, sünteetilised estrid jne) lagunemisele.
• Töötemperatuuri vahemik:Tihendid ja määrdeained peavad toimima kogu eeldatava äärmusliku temperatuuri korral
• Tsükli kiirus:Kiiresti liikuvad ventiilid vajavad konstruktsiooni, mis on vastupidavad väsimusele ja kulumisele

Funktsionaalsed nõuded määravad kindlaks, millist klapikategooriat ja spetsiifilisi omadusi on vaja:

• Suuna juhtimiseks:Portide arv, positsioonide arv, keskseisund, nulli lekke nõue, piloot
• Rõhu reguleerimiseks:Reljeefseadistus, alistamise omadused, kaugventilatsiooni võimalus, koormustaluvus
• Voolu juhtimiseks:Rõhu kompenseerimine, temperatuuri kompenseerimine, meeter sisse vs meeter välja, reguleerimisvahemik

Käivitusmeetod sõltub saadaolevatest juhtsignaalidest ja automaatikanõuetest:

• Käsitsi juhtimine harvade reguleerimiste või hädaolukorra juhtseadiste jaoks
• Hüdrauliline piloot kaugjuhtimiseks, kasutades hüdraulilisi signaalijuhtmeid
• Pneumaatiline piloot olemasolevate suruõhusüsteemidega rajatistes
• Solenoidjuhtimine elektriliseks sisse-välja juhtimiseks ja PLC integreerimiseks
• Proportsionaalne/servojuhtimine pidevaks modulatsiooniks ja suletud ahelaga positsioneerimiseks

Standardimine ISO/CETOPi kaudu annab olulisi praktilisi eeliseid. Standard ISO 4401 määrab kindlaks hüdrauliliste suunajuhtventiilide paigaldusliidese mõõtmed. Erinevate tootjate ventiilid, mis vastavad samale ISO-kinnitusmustrile (nt ISO 03, mida tavaliselt nimetatakse CETOP 03 või NG6/D03), saab vahetada samal alamplaadil või kollektoril ilma muudatusteta. See standardimine:

• Lihtsustab varuosade laoseisu (mitu kaubamärki võib asendada)
• Vähendab projekteerimisaega (standardliidesed välistavad kohandatud paigaldusdisainid)
• Hõlbustab versiooniuuendusi (uuema tehnoloogiaga klapid võivad vanemaid konstruktsioone otse asendada)
• Korreleerub ligikaudu vooluvõimsusega (ISO 03 klapid töötavad tavaliselt kuni 120 l/min, ISO 05 kuni 350 l/min)

ISO kinnituse suurus muutub ventiili valimisel esialgseks filtriks. Pärast vajaliku voolukiiruse kindlaksmääramist valivad insenerid sobiva ISO suuruse ja hindavad seejärel selle suuruskategooria konkreetseid klapimudeleid.

Vedeliku saastumine ja süsteemi terviklikkus

Kõigi hüdrauliliste juhtventiilide tüüpide jõudlus ja pikaealisus sõltuvad kriitiliselt vedeliku puhtusest. Saastumine kujutab endast suurimat ohtu hüdraulikasüsteemi töökindlusele. Tööstusandmed näitavad, et 70–90% komponentide riketest tulenevad saastunud vedelikust.

Saastemehhanismid kahjustavad ventiile mitmel viisil:

• Osakeste interferentstekib siis, kui tahked saasteained sisenevad liikuvate klapielementide ja ava vahele. Poolklappides võivad osakesed lüüa täpselt töödeldud pindadele või kiiluda pooli ja korpuse vahele, põhjustades kleepumist. Isikuventiilides võivad osakesed takistada õiget istumist, mis võib põhjustada lekkeid. Servoventiilid, mille vahekaugus on 1-3 mikronit, on eriti haavatavad – üksainus 5-mikroniline osake võib põhjustada täieliku rikke.
• Abrasiivne kuluminejuhtub, kui kõvad osakesed liiguvad suure kiirusega läbi klapiavade ja tihenduspindade. See kulutab materjali järk-järgult, suurendades vahekaugusi ja vähendades tihendustõhusust. Aja jooksul voolu reguleerimise täpsus halveneb, rõhu reguleerimine muutub ebatäpseks ja sisemine leke suureneb.
• Tihendi laguneminekiireneb, kui saasteainete hulka kuuluvad vesi, happed või kokkusobimatud kemikaalid. Need ained ründavad elastomeere ja põhjustavad turset, kõvenemist või lagunemist. Isegi väikesed veekogused (nii vähe kui 0,1% mahust) võivad lühendada tihendi eluiga 50% või rohkem.
• Termilised mõjudmuudab probleemi veelgi keerulisemaks: saastunud süsteemid kuumenevad suurenenud hõõrdumise ja vähenenud efektiivsuse tõttu. Kõrgemad temperatuurid kiirendavad õli oksüdatsiooni, mis tekitab rohkem saasteaineid, luues isetugevduva rikketsükli.

Suunavate juhtventiilide käitamismeetodid hõlmavad käsitsi hoobasid, mehaanilisi nukke, pneumaatilisi juhtseadmeid, hüdraulilisi juhtseadmeid, solenoidjuhtimisseadmeid ja proportsionaalseid elektroonilisi juhtseadmeid. Valik sõltub sellest, kas rakendus nõuab sisse-välja lülitamist või pidevat positsioneerimist, kui palju jõudu on käivitamiseks saadaval ja kas on vaja kaug- või automaatjuhtimist.

• Kood 18 ≥ 4 μm juures: 1300 kuni 2500 osakest/ml
• Kood 16 ≥6 μm juures: 320 kuni 640 osakest/ml
• Kood 13 ≥14 μm juures: 40 kuni 80 osakest/ml

Madalamad ISO koodinumbrid näitavad puhastusvedelikku. Iga vähendamine ühe koodinumbri võrra tähendab osakeste arvu vähenemist ligikaudu 50%.

Süsteemi filtreerimisstrateegia peab olema suunatud puhtuse tasemele, mida nõuab kõige tundlikum komponent. Servoventiili sisaldav vooluahel peab kogu ulatuses säilitama ISO 16/13/10, isegi kui teised komponendid taluvad määrdunud tingimusi. See nõuab tavaliselt:

• Kõrge efektiivsusega filtrid beeta suhtega β25 ≥ 200 (eemaldavad 99,5% osakestest, mis on suuremad kui 25 mikronit)
• Mitu filtreerimispunkti (imemis-, rõhu- ja tagasivoolufiltrid)
• Hüdrauliline piloot kaugjuhtimiseks, kasutades hüdraulilisi signaalijuhtmeid
• Suletud reservuaar filtreeritud õhupuhastitega
• Regulaarne õlianalüüs koos osakeste loendamisega
• Ranged protseduurid hoolduse ja komponentide paigaldamise ajal

Filtreerimissüsteem peaks töötlema kogu süsteemi mahtu mitu korda tunnis. Üldine spetsifikatsioon on vedeliku kogumahu filtreerimine töötamise ajal vähemalt 3–5 korda tunnis, kusjuures täiendav neerusilmusfiltratsioon poleerib õli pidevalt.

Lisaks tahkete osakeste saastumisele nõuab vedeliku lagunemine oksüdatsioonist, termilisest lagunemisest ja vee sissetungimisest perioodilist vedeliku analüüsi ja asendamist. Kaasaegsed hüdraulikavedelikud sisaldavad lisaainepakette, mis pikendavad kasutusiga, kuid need lisandid ammenduvad aja jooksul. Vedelikuproovide võtmine korrapäraste ajavahemike järel (tavaliselt iga 500–1000 töötunni järel kriitiliste süsteemide puhul) annab varajase hoiatuse lagunemise eest enne komponentide kahjustamist.

Majanduslik argument agressiivse saastetõrje kasuks on veenev. Kuigi kvaliteetsed filtrid ja ranged hooldusprotokollid suurendavad tegevuskulusid, on need kulud tühised, võrreldes komponentide enneaegse rikke, plaanivälise seisaku ja tootmise kadumisega seotud kuludega. Tööstusuuringud näitavad järjekindlalt, et iga korralikule filtreerimisele kulutatud dollar säästab süsteemi elutsükli jooksul hooldus- ja asenduskuludelt 5–10 dollarit.

Kaasaegsed hüdrosüsteemid sisaldavad üha enam seisukorra jälgimise andureid, mis pakuvad reaalajas saasteandmeid. Sisseehitatud osakeste loendurid mõõdavad pidevalt puhtust, hoiatades operaatoreid, kui saaste ületab sihttaseme. Filtri asukohas olevad rõhuandurid näitavad, kui elemendid vajavad väljavahetamist. Temperatuuri- ja vooluandurid tuvastavad tõhususe kadu, mis võib viidata sisemisele kulumisele. See üleminek ajapõhiselt hoolduselt seisukorrapõhisele hooldusele optimeerib süsteemi tööaega, vähendades samal ajal tarbetut komponentide asendamist.

Hüdrauliliste juhtventiilide tüüpide – nende klassifikatsiooni, tööpõhimõtete, jõudlusnäitajate ja hooldusnõuete – mõistmine on töökindlate ja tõhusate hüdrosüsteemide projekteerimise aluseks. Funktsionaalne liigitamine suuna-, rõhu- ja voolujuhtimiseks loob loogilise raamistiku sobivate komponentide valimiseks. Igas kategoorias on spetsiifilised klapikonstruktsioonid suunatud konkreetsetele tehnilistele väljakutsetele, alates lekke puudumisest kuni konstantse kiiruse säilitamiseni muutuva koormuse korral.

Valikuprotsess peab tasakaalustama jõudlusnõudeid saastetundlikkuse ja hooldusvõimalustega. Kõrge täpsusega servoventiilid tagavad erakordse kontrolli, kuid nõuavad kosmosesõidukite puhtust. Tugevad proportsionaalsed ventiilid tagavad hea jõudluse ja leebemate hooldusnõuetega. Lihtsad drosselklapid pakuvad põhifunktsioone minimaalsete kuludega, kuid ei suuda säilitada ühtlast kiirust koormuse all.

Süsteemi terviklikkus sõltub lõpuks vooluringi kõige tundlikumate komponentide jaoks sobiva vedeliku puhtuse säilitamisest. Saastekontroll ei ole valikuline – see on põhinõue, mis määrab, kas komponendid saavutavad oma kavandatud eluea või ebaõnnestuvad enneaegselt. Kuna hüdraulikasüsteemid arenevad jätkuvalt koos digitaalse integratsiooni ja nutikate anduritega, jäävad usaldusväärse ja tõhusa töö tagamisel keskseks saastekontrolli, klapi õige valiku ja süstemaatilise hoolduse aluspõhimõtted.