Hüdraulilise voolu reguleerimise klapi skeemid

Kui avate hüdroahela skeemi ja näete neid kõveraid jooni, millest läbivad nooled, siis vaatate voolu reguleerimise klappe. Need sümbolid võivad tunduda lihtsad, kuid need näitavad teile täpselt, kuidas masin juhib kiirust, haldab energiat ja kaitseb kalleid komponente. Hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagramm ei ole lihtsalt joonis. See on keel, mis paljastab, kas puurmasin lööb läbimurde ajal lobisema, kas ekskavaatori õlg triivib koormuse all või kas süsteem raiskab energiat õlipaagi soojendamiseks.

Nende ventiilide diagrammisümbolid järgivad ISO 1219-1 standardit, mida tööstusinsenerid üle maailma kasutavad hüdrosüsteemide dokumenteerimiseks. Nende diagrammide lugemise õppimine tähendab arusaamist, mida iga joon, nool ja geomeetriline kujund kujutavad klapi korpuses asuvas füüsilises riistvaras.

ISO 1219-1 sümbolikomponentide dekodeerimine

Põhiline drosselklapp kuvatakse hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammidel kahe kõverjoonena, mis on üksteise vastas, luues vedeliku jaoks kitsa läbipääsu. Need vastandlikud kaared tähistavad voolupiirangut. Kui näete seda sümbolit läbivat diagonaalnoolt, tähendab see, et klapp on reguleeritav. Keegi saab keerata nuppu või reguleerida kruvi, et muuta klapi avanemiskiirust. Kui noolt pole, vaatate fikseeritud ava, mida ei saa pärast paigaldamist reguleerida.

Suund on nendes diagrammides kriitilise tähtsusega. Tagasilöögiklapi sümbol näeb välja nagu pall, mis istub V-kujulises istmes. Kui vedelik voolab vastu palli, suletakse see tihedalt. Kui vedelik voolab teistpidi, tõukab see palli pesa küljest lahti ja voolab vabalt. Paljud voolu juhtimise rakendused vajavad kiiruse reguleerimist ainult ühes suunas. Näiteks töötlemislaud vajab lõikamisel aeglast etteannet, kuid peaks kiiresti tagasi tulema. Siin tuleb sisse ühesuunaline drosselklapp.

Hüdraulilise voolu reguleerimise klapi skeemil ühendab ühesuunaline gaasihoob gaasihoova sümboli paralleelse tagasilöögiklapi sümboliga. Need kaks komponenti asuvad kõrvuti, sageli suletuna katkendliku kastiga, mis näitab, et need on ehitatud ühte füüsilisse klapi korpusesse. Ühes suunas voolav õli pidurdub ja aeglustab täiturmehhanismi. Vastupidises suunas voolav õli surub tagasilöögiklapi lahti ja möödub täielikult gaasipedaalist, võimaldades kiiret tagasiliikumist minimaalse rõhulangusega.

Rõhukompenseeritud voolureguleerimisventiilid lisavad veel ühe sümbolielemendi: väikese vertikaalse noole sisselasketorustikus, mis on suunatud ülespoole. See nool näitab, et klapp sisaldab automaatset rõhuregulaatorit, mis on jadamisi ehitatud manuaalse gaasihoovaga. Rõhukompensaator säilitab pideva rõhulangu üle gaasiklapi ava sõltumata koormuse muutustest. Ilma selle funktsioonita, kui silinder surub vastu suuremat koormust, vähendab suurenenud vasturõhk rõhuerinevust gaasihooval, mis aeglustab liikumist automaatselt, isegi kui gaasihoovastik ei muutunud. Kompensatsioonimehhanism lahendab selle probleemi, tajudes nii üles- kui ka allavoolu rõhku ja reguleerides automaatselt sisemist klapielementi, et hoida rõhulang täpselt 0,5–1,0 MPa.

Temperatuurikompensatsiooni sümbolid ilmuvad harvemini, kuid need on täppisrakenduste jaoks olulised. Drosselklapi sümboli lähedal olev väike ring või termomeetri ikoon näitab, et ventiil kasutab terava servaga ava, mitte pikka kitsast läbipääsu. Teravad servad tekitavad turbulentse voolu, kus tühjenduskoefitsient jääb viskoossuse muutustele vaatamata suhteliselt stabiilseks. Kuna hüdraulikaõli kuumeneb töötamise ajal, langeb selle viskoossus plahvatuslikult. Laminaarse voolu tingimustes töötavates pikkades õhukestes kanalites mõjutab see viskoossuse muutus märkimisväärselt voolukiirust vastavalt Hagen-Poiseuille'i seadusele. Terava servaga ava minimeerib selle temperatuuritundlikkuse, mida insenerid nimetavad temperatuuri kompenseerimiseks.

Voolureguleerimisventiilide peamised kategooriad

Hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammid näitavad kolme põhilist klapiperekonda, millest igaühel on erinevad sümboli omadused ja tööpõhimõtted.

Lihtne drosselklapp

Proportsionaalse voolu reguleerimisventiilid kuvatakse diagrammidel koos täiendava kasti sümboliga, mis tähistab proportsionaalset solenoidi. See elektriline ajam asendab käsitsi reguleerimise nuppu. Solenoidi pooli läbiv vool tekitab voolutugevusega võrdelise magnetjõu, lükates klapipooli vastavasse asendisse. 200 mA signaal võib tekitada 20% ventiili avanemise, samas kui 1000 mA annab täisvoolu. Kaasaegsed proportsionaalsed ventiilid sisaldavad lineaarseid muutuvaid diferentsiaaltrafosid (LVDT andurid), mis mõõdavad pooli tegelikku asendit ja edastavad võimendile suletud ahela juhtimiseks. See võimaldab käsitsi ventiilidega arvutiga juhitavaid kiirendusrampe, aeglustusprofiile ja mitmepunktilisi kiirusprogramme võimatuks kasutada.

Survekompenseeritud ventiilid

Rõhukompenseeritud ventiilid, mida nimetatakse ka kompensatsiooniga vooluregulaatoriteks või lihtsalt vooluregulaatoriteks, kuvatakse diagrammidel selle iseloomuliku rõhutundliku noolesümboliga. Klapi korpuse sees on kaks järjestikust piirangut: käsitsi reguleeritav gaasihoob ja automaatne rõhuregulaator. Regulaator koosneb vedruga poolist, mis tajub survet nii enne kui ka pärast manuaalset gaasipedaali. Kui koormus suureneb ja allavoolu rõhk tõuseb, proovib rõhkude vahe gaasihooval väheneda. Kompensaatori pool reageerib kohe, avades veelgi, vähendades oma piirangut, mis sunnib ülesvoolu rõhku tõusma täpselt nii palju, et taastada algne rõhulang manuaalsel gaasihooval. See toimub süsteemi töötamise ajal pidevalt ja automaatselt.

Kompensaatori pooli jõu tasakaal loob selle isereguleeruva käitumise. Vedrujõud surub pooli suletud asendi poole. Allavoolu rõhk (koormusrõhk) surub selle ka suletud poole. Vastuvoolu rõhk surub selle avanemise poole. Tasakaaluseisundis võrdub ülesvoolu rõhk allavoolu rõhuga pluss vedrujõud jagatud pooli efektiivse pindalaga. Vedru hoolika valikuga klapi projekteerimise ajal määravad tootjad kompenseeritud rõhulanguse kindla väärtuseni, tavaliselt 0,5 MPa väikeste ventiilide puhul kuni 1,0 MPa suurte tööstuslike ventiilide puhul. Kuna see rõhulang jääb koormusest olenemata konstantseks ning gaasihoova ala on käsitsi seadistatud ja fikseeritud, muutub voolukiirus koormusest sõltumatuks. Ekskavaatori nool ulatub välja sama kiirusega olenemata sellest, kas kopp on tühi või kannab kaks tonni mustust.

Prioriteetsed ventiilid

Prioriteetsed ventiilid kuvatakse hüdraulilise voolu reguleerimisventiili diagrammidel ristkülikukujulise kastina, mis sisaldab vedruga eelpingestatud pooli, millel on kolm porti, mis on tähistatud P (pump), CF (konstantne vool või prioriteet) ja EF (liigne vool või möödaviik). Need ventiilid tagavad, et kriitilised funktsioonid saavad kõigepealt vajaliku voolu, enne kui toidavad vähem kriitilisi ahelaid. Klassikaline rakendus on rataslaadurite ja põllumajandustraktorite roolisüsteemid. Rooliahel ühendub CF-ga, samas kui tööfunktsioonid, nagu kopa kallutamine, ühendatakse EF-ga. Rooliseadmest tulev rõhusignaali juhe suundub tagasi prioriteetse klapi pooli ühte otsa, surudes vastu vedrut. Kui operaator pöörab rooli kiiresti, siis see signaali rõhk tõuseb, lükates pooli üle, et suunata maksimaalne vool CF-i ja samal ajal EF-i summutada. Kui juhtimisvajadus väheneb, naaseb pool vedrujõu toimel, võimaldades voolu tööfunktsioonidele. See hoiab ära ohtliku olukorra, kus operaator ei saa juhtida, kuna kogu pumba voolu kulub hüdrovasar või muu lisaseade.

Voolujaoturi ventiilid

Voolujagamisventiilid, mis on diagrammidel kujutatud kahe väljundiga karbina, mille sees on omavahel ühendatud gaasipedaali sümbolid, suunavad jõu võrdse (või proportsionaalselt jagatud) voolu kahele või enamale täiturmehhanismile, sõltumata nende individuaalsetest koormuse erinevustest. Kahe ebavõrdset koormust suruva silindri sünkroniseerimine tavaliselt ebaõnnestub, kuna madalama takistusega silinder jookseb ette. Jagaja sisaldab kahte täpselt sobitatud drosselelementi, mida ühendavad rõhu tagasiside teed. Kui üks pool näeb suuremat koormust, liigub selle suurenenud rõhk sisemise läbipääsu kaudu teise poole gaasihoovasse, mis seejärel piirab automaatselt rohkem, et voolujaotus ühtlustada. Hammasrattatüüpi jaoturites kasutatakse kahte hüdromootorit, mis on jäigalt ühendatud ühisele võllile, sundides mehaaniliselt võrdset nihet.

Vooluahela konfigureerimise strateegiad

Voolureguleerimisventiili paigutamine hüdroahelasse muudab põhimõtteliselt süsteemi käitumist, tõhusust ja ohutusomadusi. Kolm klassikalist paigutust on sisse-, välja- ja väljavooluahelad. Nende diagrammide mõistmine aitab inseneridel diagnoosida kiirusprobleeme ja valida sobivad lahendused.

Arvesti sisselülitamise drossel konfiguratsioon

Arvestisisene ahelates näitab hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagramm pumba ja täiturmehhanismi sisselaskeava vahele paigutatud voolu reguleerimise elementi. See paigutus piirab õli sisenemist silindrisse, kontrollides pikendamise kiirust, piirates saadaolevat vedelikku. Pump jätkab oma täieliku töömahu tarnimist, kuid gaasihoobast suurem vool läheb üle kaitseklapi tagasi paaki.

Rõhu karakteristikud saavad selgeks jõudude analüüsimisel. Silindri sisselaskerõhk võrdub koormusjõu jagatuna kolvi pindalaga ($$P_1 = F/A$$). Pumba poolne rõhk surutakse kaitseklapi seadistusel, tavaliselt 15 kuni 35 MPa, olenevalt rakendusest. See tekitab ventiilis suure pideva rõhulanguse, mis tekitab soojust, mis võrdub rõhu ja vooluga ($$P \\ korda Q$$). Süsteem töötab kuumalt ja pump töötab tugevalt vastu survet isegi kerge töö korral.

Mõõteriga sisse lülitatud drossel töötab sujuvalt takistuslike koormuste korral, kus väline jõud takistab silindri liikumist. Toorikusse söödetav freespinki laud või valu vastu liikuv lihvketas esindavad mõlemad takistuslikku koormust. Liikumine jääb kontrollitavaks ja etteaimatavaks. Sissemõõtja tekitab aga ohtliku olukorra ülejooksukoormustega, mida nimetatakse ka negatiivseteks või jooksvateks koormusteks. Kaaluge vertikaalset silindrit, mis langetab rasket raskust. Gravitatsioon tõmbab kolvivarda allapoole kiiremini, kui drosseldatud sisselaskevool suudab pikendavat külge täita. See tekitab silindrikambris vaakumi, põhjustades kavitatsioonikahjustusi, ebaühtlast liikumist ja võimalikku koormuse kokkupõrget. Sel põhjusel ei kasuta insenerid kunagi poomi allalaskmiseks, tõstuki langetamiseks ega muudeks rakendusteks, kus koormus soodustab silindri liikumist. Nende rakenduste hüdraulilise voolu reguleerimise ventiilide diagrammid peavad näitama selle asemel arvesti või tasakaalustatud vooluahela konfiguratsioone.

Suurepärane (kõrge jäikus)

Arvesti väljalülitamine asetab voolu reguleerimisventiili täiturmehhanismi väljalaskeavale. Diagramm näitab silindri ja paagi vahelist ventiili, mis piirab õli väljavoolu. Sisselaskepool ühendub üsna otse pumbaga, võimaldades pikenduskambri vaba täitmist. Silinder liigub ainult nii kiiresti, kui gaasihoob laseb õlil tagasitõmbekambrist välja pääseda.

Selline paigutus tekitab väljalaskepoolel vasturõhu, mis tagab jäikuse ja juhitavuse isegi ülekoormuste korral. Kui raskusjõud tõmbab rippuvat koormat allapoole, hoiab drosseldatud väljalaskeava ära põgenemise, hoides tagasi survet. Silinder pidurdab end tõhusalt hüdrauliliselt. See muudab meter-out standardvaliku vertikaalsete puurvõllide, kraana noole langetamise ja kõigi negatiivsete koormuse kontrollimist vajavate rakenduste jaoks.

Meter-out paistab silma liikumise sujuvuse ja koormuse hoidmisega. Kõrge vasturõhk kõrvaldab süsteemi lõtvuse ja hoiab ära libisemisvõnkumised, mis põhjustavad tõmblevat liikumist madalatel kiirustel. Nii peent pinnaviimistlust nõudvad töötlemistoimingud kui ka sujuvat koorma paigutamist vajavad kraanaoperaatorid saavad mõlemad kasu mõõteriistade juhtimisest. Kompromiss on madalam tõhusus ja suurem soojuse tootmine võrreldes tühjendussüsteemidega.

Bleed-Off (bypass) Drossel

Tühjendusahelad näitavad voolu reguleerimisventiili täiturmehhanismiga paralleelses hargnemisliinis, luues otsetee otse paaki. Diagramm kujutab pumba voolu jagamist T-i juures, kusjuures üks tee kulgeb läbi ventiili paagini ja teine ​​tee toidab silindrit. See on lahutamise juhtimine – klapp suunab soovimatu voolu eemale, mitte ei piira täiturmehhanismi toidet.

Pumba vool jaguneb silindri vooluks pluss tühjendusvooluks ($$Q_{pump} = Q_{silinder} + Q_{bleedoff}$$). Õhutusventiili avamine juhib paaki rohkem voolu, aeglustades silindri tööd. Selle sulgemine suunab täiturmehhanismi rohkem voolu, kiirendades liikumist. Oluline erinevus sisse- ja väljamõõtmisest on see, et pump ei pea kunagi arendama täielikku vabastusrõhku, välja arvatud juhul, kui koormus seda nõuab. Kui silinder surub vastu ainult 5 MPa koormusrõhku, tekitab pump ainult 5 MPa (pluss väike varu liinikadude jaoks). Liigne vool voolab välja selle madala töörõhu korral, mitte 20 või 30 MPa leevendusseadel. Energia raiskamine on võrdne $$P_{load} \\ korda Q_{excess}$$, mis on oluliselt väiksem kui $$(P_{relief} \\ korda Q_{excess})$$ meeter sisse/välja süsteemides.

See tõhususeeelis muudab tühjendamise atraktiivseks energiateadlike rakenduste jaoks, nagu põllumajandusseadmed, materjalikäitluskonveierid ja mobiilsed seadmed, kus kütusekulu on oluline. Süsteem töötab jahedamalt ja kulutab soojusena vähem energiat. Siiski tagab õhutustamine halva kiiruse stabiilsuse, kuna pumba vool muutub rõhuga (mahukasutegur langeb rõhu tõustes) ja õhutusventiili vooluhulk varieerub ka selle muutuva rõhuga. Kui koormus kõigub, kõigub kiirus. See piirab tühjendamist rakendustes, kus absoluutse kiiruse täpsus ei ole kriitiline, näiteks segisti segajad või vahelduvad süstikkonveierid. Sarnaselt mõõtjaga ei suuda õhutusvool ohutult toime tulla ülejooksvate koormustega, kuna see ei tekita vasturõhku, et vastu pidada koormuse põhjustatud liikumisele. Täiturmehhanism kiirendaks raskusjõu või inertsi mõjul olenemata õhutusventiili seadistusest.

Keerukate süsteemide täpsemad diagrammifunktsioonid

Reaalse maailma hüdraulilise voolu reguleerimise klapidiagrammid ühendavad sageli mitut tüüpi ventiili ja lisavad andurelemendid keerukate juhtimisnõuete täitmiseks.

Proportsionaalse voolu reguleerimisventiilid kuvatakse diagrammidel koos täiendava kasti sümboliga, mis tähistab proportsionaalset solenoidi. See elektriline ajam asendab käsitsi reguleerimise nuppu. Solenoidi pooli läbiv vool tekitab voolutugevusega võrdelise magnetjõu, lükates klapipooli vastavasse asendisse. 200 mA signaal võib tekitada 20% ventiili avanemise, samas kui 1000 mA annab täisvoolu. Kaasaegsed proportsionaalsed ventiilid sisaldavad lineaarseid muutuvaid diferentsiaaltrafosid (LVDT andurid), mis mõõdavad pooli tegelikku asendit ja edastavad võimendile suletud ahela juhtimiseks. See võimaldab käsitsi ventiilidega arvutiga juhitavaid kiirendusrampe, aeglustusprofiile ja mitmepunktilisi kiirusprogramme võimatuks kasutada.

Survevalu masinate hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammid näitavad proportsionaalseid ventiile, mis juhivad sissepritsekruvi liikumist keerukate kiiruskõverate kaudu. Kruvi käivitub aeglaselt, et vältida pihustamist, seejärel kiirendab see õõnsuse kiireks täitmiseks, seejärel aeglustub uuesti, lähenedes täitumisele, et vältida ülepakkimist ja välku. Juhtprogrammil võib süstimiskäigul olla kaheksa erinevat kiiruse seadepunkti, mille vahel on sujuvad üleminekud. Diagramm sisaldab asendiandureid (joonistatud väikeste kastidena silindrile), mis annavad kontrollerile teada, kus kruvi asub, võimaldades täpset kiiruse sünkroniseerimist asukohaga.

Koormust tuvastavad prioriteetventiilid esindavad põhiliste prioriteetventiilide arengut. Diagramm näitab täiendavat signaalijoont (tavaliselt joonitud õhukese katkendliku joonena), mis kulgeb rooli orbitaalklapist tagasi prioriteetventiilini. See liin edastab rõhusignaali, mis on proportsionaalne juhtimisvajadusega. Kui operaator pöörab ratast aeglaselt ilma koormuseta, on signaali rõhk madal, võib-olla 2–3 MPa. Prioriteetklapi kompensaator avab CF-pordi ainult osaliselt, saates täpselt piisava voolu selle õrna juhtimissisendi jaoks, võimaldades samal ajal suurema osa voolust EF-i töötavate lisaseadmete jaoks. Kui operaator tiirutab ratast täiskiirusel või kogeb roolisilindrites suurt takistust, hüppab signaali rõhk 15 MPa-ni või rohkem. See rõhk mõjutab prioriteetse klapi pooli selle vedru vastu, sundides klapi täielikult avanema CF-le ja peaaegu suletuks EF-le, tagades, et kogu saadaolev pumbavool suunatakse juhtimisele. Tulemuseks on juhtimine, mis on alati reageeriv, ilma pumba võimsust raiskamata, kui juhtimisvajadus on väike. See dünaamiline koormustundlik süsteem parandab kütusesäästlikkust võrreldes vanemate konstantse voolu prioriteediga süsteemidega.

Sünkroniseeritud silindrite voolujaoturi ahelad näitavad hüdraulilise voolu reguleerimisventiili diagrammil sisemisi tagasisideteid kahte drosselelementi ühendavate ristatud punktiirjoontena. Ühel harul võib olla suurem koormusrõhk, mis põhjustab selle gaasihoova elemendi veidi avanemist. Rõhu ühtluskanali kaudu jõuab see rõhusignaal teise haru juhtkolvi, sundides selle gaasihoova proportsionaalselt piirama. Mõlemad pooled reguleerivad pidevalt, et säilitada kavandatud vooluhulk, tavaliselt 50-50 võrdsete silindrite puhul või 60-40 või muud suhted ebavõrdse koormuse korral. Diagrammil on selgelt eristatud mootoritüüpi jaoturid (näidatud kahe hammasratta sümboliga ühisel võllil) ja pooli tüüpi jaoturid (näidatud omavahel ühendatud gaasihoova elementidega). Mootoritüüpi jaoturid tagavad äärmiselt täpse jaotuse, kuid maksavad rohkem ja võtavad rohkem ruumi. Pooli tüüpi jaoturitest piisab selliste rakenduste jaoks nagu kalluri tagaluugi sünkroonimine, kus 5 protsendi täpsus on piisav.

Tööstusliku rakenduse juhtumiuuringud

Täielike süsteemiskeemide vaatamine näitab, kuidas insenerid ühendavad voolu reguleerimise ventiilid, et lahendada tegelikke tööprobleeme.

Ekskavaatori pöördeahelad illustreerivad mõõturi väljalülitamise keerulist kasutamist. 30-tonnise ekskavaatori pöördajami hüdraulilise voolu reguleerimisventiili diagramm näitab hüdromootori tühjendusavad, mis toidavad enne paaki jõudmist läbi meeterist väljapoole suunatud drosselklapi tagasilöögiklappide. Kui operaator hakkab pöörlema, piiravad need ventiilid väljavoolu, tekitades vasturõhku, mis kiirendab sujuvalt 8-tonnist ülemist konstruktsiooni ilma põrutusteta. Kui kiik läheneb sihtasendile, pöörab operaator juhtkangi tagasi neutraalasendisse ja peamine juhtventiil hakkab voolu tagasi paaki suunama. Kuid pöörleval massil on tohutu inerts ja see tahab pöörlemist jätkata. Mootor toimib nüüd inertsist juhitava pumbana, surudes õli läbi ahela tagasi. Mõõtmise piirang takistab seda vaba tagasivoolu, tekitades pidurdustakistuse. Ilma selle funktsioonita ületaks masin oma sihtmärgi meetri võrra ja võnguks siis, kui operaator võitles kõikuva massi peatamiseks. Diagrammil on näidatud ka mootoriportide vahelised ristühendusega kaitseventiilid. Need kaitseklapid piiravad aeglustuse tipprõhu umbes 35 MPa-ni. Hädapidurdamisel (juhikang on neutraalasendis) tekitaks muidu inertsipööre üle 50 MPa rõhu, mis kahjustaks mootori tihendeid ja laagreid.

Survevormimismasina diagrammid näitavad üleminekut voolu juhtimiselt rõhu juhtimisele vormimistsükli ajal. Peamine sissepritsesilinder töötab mitme faasi kaudu, mis on nähtavad hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammil. Vormi täitmise ajal juhib suur proportsionaalne vooluklapp kiirust, kui kruvi surub sula plasti õõnsusse. Diagramm näitab voolu liikumist läbi klapi silindri korgi otsa, samal ajal kui varda ots voolab vabalt paaki. Täitmine võib olenevalt osa suurusest võtta 1 kuni 3 sekundit. Kui vorm on täis 95 protsenti, tuvastab kaane otsa joonel olev rõhuandur (näidatud väikese rombi sümbolina) rõhu tõusu. Kontroller vahetab režiime. Proportsionaalse voolu ventiil väheneb väikese avanemiseni (näidatud vähenenud voolusignaaliga), samas kui proportsionaalse rõhu ventiil (eri sümbol, näidatud survevedru ikooniga) võtab võimust, hoides pakendi rõhku 10–15 MPa juures 5–20 sekundit, samal ajal kui plast jahtub. See rõhk hoiab ära polümeeri kokkutõmbumisel vajumise jälgede teket. Režiimi üleminek nõuab, et mõlemad ventiilid töötaksid samaaegselt kooskõlastatult, mida diagramm kajastab juhtjoontega (elektrilised, näidatud katkendjoontega), mis kulgevad mõlemast ventiilist keskkontrolleri kasti.

Regeneratiivsed ahelad kiireks lähenemiseks ilmuvad sageli pressi- ja vormimismasina diagrammidesse. Et kiirendada 500-tonnise pressi lähenemist töödeldavale detailile enne vormimisjõu rakendamist, ühendavad insenerid silindri varda otsa pordi selle korgi otsa pordiga pilootjuhitava tagasilöögiklapi kaudu. See loob suletud ahela, kus vardapoolsest küljest väljuv õli (piirkond A₁) voolab paaki asemel otse korgi poolele (ala A₂ = A₁ – A_rod). Kuna A₂ on väiksem kui A1, ületab vardapoolne tühjendus korgipoolse nõudluse. Pump varustab puudujääki (A_varda pindala vool), kuid kiirusega, mis on määratud pumba vooluga, mis on jagatud ainult varda pindalaga, mis on tavaliselt 3–5 korda suurem kui tavaline pikenduskiirus. Kui silinder puutub kokku töödeldava detailiga, tõuseb koormuse rõhk, mis mõjutab joonisel näidatud piloodiga juhitavat tagasilöögiklappi. Tõusev rõhk sulgeb regeneratsioonitee ja vooluahel läheb üle normaalsele pikendusele täie jõuga. Hüdraulilise voolu reguleerimisventiili diagramm peab selgelt näitama seda regeneratsioonisilmust õige klapisuunaga, kuna tagasilöögiklapi tagurpidi paigaldamine lukustaks kogu süsteemi.

Diagnostika tõrkeotsing diagrammide abil

Kui hüdraulikasüsteemil tekivad kiiruse reguleerimise probleemid, pakub vooluringi skeem tõrkeotsingu tegevuskava, paljastades rõhusuhted ja tõrkepunktid.

Voolu triiv aja jooksul näitab tavaliselt temperatuuriga seotud mõjusid või rõhu kompenseerimise tõrkeid. Kui süsteem aeglustub pärast 20-minutilist töötamist, on esimene diagnostiline samm kinnitada, kas voolu reguleerimisventiilil on temperatuuri kompenseerimise funktsioon (diagrammil terava servaga ava sümbol). Standardsed nõelventiilid ilma kompensatsioonita näitavad süsteemi soojenemisel 30 °C-lt 60 °C-ni vooluhulka 15–25%, kuna õli viskoossus langeb plahvatuslikult koos temperatuuriga. Laminaarse voolu tingimustes pikkades drosselkäikudes on voolukiirus pöördvõrdeline viskoossusega vastavalt Hagen-Poiseuille'i voolu põhimõtetele. Kui diagramm näitab temperatuurikompensatsiooniga ventiili (tähistatud punkti- ja joonesümboliga või terava servaga tähisega), kuid triiv siiski esineb, on probleem tõenäoliselt saastumises. Oksüdeeritud õli lakijäägid katavad kompensaatori pooli, tekitades hõõrdumise, mis ei lase poolil rõhumuutusi õigesti jälgida. Kompensaator jääb "kinni" ühte asendisse, muutes kalli rõhukompensatsiooniga klapi tavaliseks, koormusest sõltuva vooluga drosselklapiks.

Tegeliku rõhulanguse kontrollimine kahtlases ventiilis kinnitab seda diagnoosi. Paigaldage manomeetrid sisse- ja väljalaskeavadesse, mis on näidatud hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammil. Mõõtke diferentsiaalrõhku tühi- ja täiskoormuse tingimustes. Funktsionaalne kompensaator säilitab konstantse ΔP (tavaliselt 0,5–1,0 MPa) sõltumata koormusest. Kui ΔP koormuse all oluliselt langeb, on kompensaator rikkis. Abinõu on lahtivõtmine ja puhastamine või asendamine, kui kulumispiirid on ületatud. Õli ISO 4406 puhtuskood peaks täppisventiilide puhul olema 19/17/14 või parem, mis tähendab, et 100 ml vedeliku kohta ei tohi olla rohkem kui 2500 osakest, mis on suuremad kui 4 mikronit.

Ühesuunaliste drosselklappidega seotud pöördsuuna kiirusprobleemid viitavad otse klapi talitlushäiretele. Diagramm näitab, et läbi klapi tagasi voolav õli peaks kontrollkuuli hõlpsalt lahti lükkama ja gaasipedaalist mööda minema. Kui tagurpidi liikumine on aeglane, on kontrollkuul saastumise tõttu suletuna kinni jäänud või kontrollvedru on purunenud ja kiilunud kuuli vahepealsesse asendisse, mis blokeerib osaliselt voolu. Ventiili korpust skaneeriv infrapuna temperatuuripüstol paljastab sageli selle tõrke – kinnijäänud tagasilöögiklappi ümbritsev piirkond kuumeneb kõrge rõhulanguse tõttu äärmiselt kuumaks (võib-olla 80–90 °C), kuna õli surutakse tagasilöögiklapi suure möödaviiguala asemel läbi pisikese drosselpilu. Temperatuuri tõus võrdub rõhulanguse ja vooluhulga jagamisel õli erisoojusmahu ja massivoolukiirusega ning seda on lihtne mõõta mittekontaktsete instrumentidega.

Silindri roomamine (aeglane triiv koormuse all), kui suunaklapp on neutraalasendis, näitab sisemist leket voolureguleerimisventiili poolist või pesast mööda. Seda diagrammil otseselt ei kuvata, kuid vooluringi mõistmine aitab diagnoosida. Kui diagramm näitab gaasimõõturit välja lülitamist, lukustab silinder suunaventiili sulgemisel kinni jäänud õli. Kõrge rõhk vardapoolsel küljel tekitab rõhuerinevuse kogu voolureguleerimisventiilis, kuigi selle mõlemad pordid on ühendatud blokeeritud kambritega. Klapipooli või pesa kulumine võimaldab mikrolekke kõrgelt rõhult madalale rõhule ja silinder hakkab aeglaselt triivima. Ainsad lahendused on tihedama tihendiga ventiilid (lekkevaba konstruktsioonid, mitte poolitüübid), eraldi piloodiga juhitava tagasilöögiklapi (vastukaaluventiili) lisamine koormuse positiivseks lukustamiseks või väikese triiviga nõustumine, kui see ei mõjuta tööd.

Süsteemi rõhumuutustega sünkroniseeritud kiiruse kõikumised annavad märku rõhu kompenseerimise vajadusest, kui seda pole. Kui hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammil kuvatakse põhiline drosselklapi sümbol ilma kompensatsiooninooleta, jälgib klapi voolukiirus rõhuerinevuse ruutjuurt. Skeemiskeemi ülevaade, mis näitab süsteemi kaitseklapi seadistust, pumba voolukõverat ja täiturmehhanismi koormusprofiili, võib ennustada kiiruse kõikumise suurust. 10 MPa vabastusrõhu ja 5 MPa koormusrõhu korral on saadaolev ΔP meetrisise gaasihoova juures 5 MPa. Kui koormuse rõhk tõuseb raske lõikamise ajal 7 MPa-ni, langeb saadaolev ΔP 3 MPa-ni ja vooluhulk väheneb väärtuseni $$\\sqrt{3/5} = 0,77 $$ ehk 77 protsenti algsest kiirusest – see on väga märgatav 23-protsendiline aeglustumine. Insener näeb seda skeemi rõhutsoone analüüsides ja soovitab minna üle rõhukompenseeritud voolureguleerimisventiilile (koos kompensatsiooninoole sümboliga).

Süsteemi kavandamise otsuste skeemide lugemine

Insenerid ei kasuta hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagramme mitte ainult tõrkeotsinguks, vaid ka ennustavate tööriistadena süsteemi projekteerimisel, et vältida probleeme enne nende tekkimist.

Skeemi topoloogia valimisel aitab diagramm visualiseerida energiavoo ja -kadude mehhanisme. Täieliku vooluringi joonistamine koos kõigi näidatud piirangutega näitab, kus drosselkaod ilmnevad. Arvestiga süsteemis võrdub energia raiskamine pumba rõhu korrutisega üle vabastusklapi voolava liigse voolu. 100-liitrise/minuti pumba puhul, mis töötab 20 MPa vabastusrõhul ja ainult 40 LPM läheb täiturmehhanismi läbi gaasihoova, on soojuse teke $20 \\text{ MPa} \\ korda 60 \\text{ LPM} = 20 \\text{ kW}$$ puhast soojusjääki. See vajab suurt õlijahutit ja vedelik saavutab temperatuuri umbes 65 °C isegi jahutamisel. Sama rakendus, mis kasutab äravoolu topoloogiat, võib töötada ainult 8 MPa töörõhul (määratud koormuse järgi), mistõttu jäätmed on $8 \\text{ MPa} \\ korda 60 \\text{ LPM} = 8 \\text{ kW}$$, mis on vähem kui pool soojuskoormusest. Süsteem võib kasutada väiksemat jahutit, õli püsib 45°C juures, pumba eluiga pikeneb aastate võrra ja elektritarbimine väheneb proportsionaalselt.

Rõhu intensiivistamise arvutused pärinevad otse diagrammi geomeetriast. Kui silindri ava läbimõõt on 100 mm ja varda läbimõõt 50 mm, on kaane otsa pindala 7854 mm², samas kui varda otsa pindala on ainult 5890 mm² (rõngakujuline pindala = täispind miinus varda pindala). Pindala suhe 1,33 tähendab, et meeter väljapoole suunatud drossel suurendab rõhku vähemalt 33 protsenti. Kui pump varustab korgi otsa 15 MPa, muutub varda otsa rõhk ilma välise koormuseta vähemalt 20 MPa ainuüksi geomeetria tõttu. Lisage takistuslik koormus, mis surub tagasi 3 MPa ja varda otsa rõhk jõuab 23 MPa-ni. Iga selle varda otsa vooluringi voolik, liitmik ja tihend vajavad rõhku üle 25 MPa (ohutusvaruga), vastasel juhul ilmnevad tõrked. Insenerid märgivad need arvutused otse diagrammile rõhumärkustega, mis näitavad igas kohas eeldatavaid maksimume.

Diagramm juhib ka vooluventiili suurust. Voolukoefitsiendid Cv või Kv ilmuvad ventiilide kataloogides, mis näitavad voolukiirust 1 baari rõhulanguse juures. Kui süsteem vajab 60 LPM läbi rõhukompenseeritud ventiili, mis säilitab 0,5 MPa (5 baari) ΔP, siis töötab tagurpidi klapp $$Cv = Q / \\sqrt{\\Delta P} = 60 / \\sqrt{5} = 27 $$ gallonit minutis 1 baari juures. See määrab, milline tootja mudelivalikust rakendus sobib. Liigne suurus raiskab raha ja loob aeglase kontrollreaktsiooni; alamõõdulisus põhjustab liigset rõhulangust, kuumenemist ja erosiooni.

Mitme voolureguleerimisventiili koostoime mõistmine väldib projekteerimisvigu. Levinud viga on kahe drosselklapi järjestikku asetamine, ilma et nad mõistaksid, et need moodustavad pingejaguri ekvivalendi. Kui klapil A on avanemisala A1 ja ventiilil B on avanemisala A2, siis mõlemad järjestikku töötavad, määratakse koguvooluhulk väiksema ava ja rõhulanguste summa järgi. Insener ei saa mõlema klapiga kiirust iseseisvalt reguleerida – klapi A reguleerimine muudab rõhu jaotust ja mõjutab klapi B voolu isegi siis, kui B seadistus ei muutu. Hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagramm peab näitama neid seeriapiiranguid ja konstruktsioon peaks kõrvaldama üleliigsed piirangud või kasutama neid tahtlikult rõhulanguse suhte täpseks juhtimiseks.

Järeldus

ISO 1219-1 sümboleid kasutavad hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammid annavad inseneridele enne riistvara ehitamist täieliku arusaamise süsteemi kiiruse juhtimisest, energiatõhususest ja rikkerežiimidest. Kõverad piirangusümbolid näitavad, kas klapp töötab põhidrosseli, rõhukompenseeritud regulaatori või prioriteedijagajana. Nooleindikaatorid näitavad reguleeritavust ja kompensatsioonifunktsioone. Ahela paigutus – meeter sisse, meeter välja või tühjendus – määrab koormustaluvuse ja tõhususe. Nende diagrammide lugemine nõuab iga sümboli taga olevate graafiliste standardite ja vedeliku mehaanika põhimõtete mõistmist. Diagonaalne nool tähendab inimese kohandamist. Vertikaalne nool tähendab rõhu kompenseerimist. Paralleelne tagasilöögiklapp tähendab vaba tagasivooluga ühesuunalist juhtimist.

Insenerid valivad vooluringi topoloogia, analüüsides koormuse suunda, vajalikku jäikust, vastuvõetavat efektiivsust ja surveväärtusi. Nad diagnoosivad rikkeid, võrreldes diagrammi prognoose mõõdetud rõhkude ja temperatuuridega. Nad määravad komponentide suuruse, kasutades vooluvõrrandeid ja vooluahela geomeetriast tuletatud rõhuarvutusi. Diagramm toimib ühise keelena disainerite, tehnikute ja tõrkeotsijate vahel, võimaldades kellelgi Chicagos diagnoosida Singapuris töötavat masinat, vaadates skeemi ja küsides konkreetseid rõhumõõtmisi märgitud katsepunktides.

Hüdraulilise voolu reguleerimise klapi diagrammide valdamine tähendab tunnistamist, et iga rida ja sümbol tähistavad füüsilist riistvara ja mõõdetavaid energiamuutusi. Kahe kõverjoone vaheline kokkusurumine tähistab molekulide kokkupõrkeid turbulentses joas, hõõrdumisest tulenevat temperatuuri tõusu ja täpset kiiruse reguleerimist, mis võimaldab kaasaegseid masinaid. Olenemata sellest, kas kasutatakse ekskavaatori noole, mis langeb ohutult raskusjõu mõjul, survevormi täitmist kaheksa segmendi kiirusprofiiliga või lihtsat lihvimislauda, ​​mis toidetakse konstantsel kiirusel, näitab diagramm täpselt, kuidas vooluhulga juhtimine ülesannet täidab ja kus võivad tekkida probleemid.