Kui pneumaatiline silinder liigub liiga kiiresti või on hädas libiseva liikumisega, peitub lahendus tavaliselt voolureguleerimisventiili õiges valikus ja paigaldamises. Pneumaatiline voolu reguleerimisventiil reguleerib suruõhu voolu, et reguleerida täiturmehhanismi kiirust, muutes selle oluliseks iga automaatse süsteemi jaoks, mis nõuab täpset liikumise ajastust. Erinevalt hüdraulilistest analoogidest peavad need ventiilid hakkama saama kokkusurutava vedeliku dünaamikaga, kus rõhusuhted ja helivoolu tingimused muudavad juhtimisomadusi põhjalikult.
Pneumaatilise voolu reguleerimise ventiilid töötavad
Põhifunktsioon hõlmab muutuva piirangu loomist õhuteele. Kui suruõhk läbib kitsendatud ava, muundub rõhuenergia kineetiliseks energiaks, tekitades rõhulanguse, mis vähendab allavoolu voolukiirust. Suruõhk käitub aga teisiti kui kokkusurumatud vedelikud, mis toob kaasa keerukuse, mis mõjutab juhtimise stabiilsust.
Kui õhk voolab läbi piirangu, määrab voolurežiimi suhe ülesvoolu rõhu ($P_1$) ja allavoolu rõhu ($P_2$) vahel. Mõõdukate rõhulanguste korral suureneb vool proportsionaalselt rõhu erinevusega. Kui aga rõhusuhe $P_2/P_1$ langeb alla kriitilise väärtuse (tavaliselt umbes 0,528 õhu puhul), saavutab voolukiirus kurgus kohaliku helikiiruse. See seisund, mida nimetatakse summutatud vooluks või helivooluks, kujutab endast põhilist piiri.
Piiratud voolu korral allavoolu rõhu edasine vähendamine enam massivoolukiirust ei suurenda. Voolu on tõhusalt "maksimeeritud" heli kiirusega läbi selle ava suuruse. See füüsikaline nähtus tagab pneumaatiliste süsteemide loomupärase stabiilsuse.
ISO 6358 Flow Rating StandardTraditsioonilised hüdraulilised Cv väärtused jäävad pneumaatiliste rakenduste jaoks alla, kuna need põhinevad kokkusurumatul veevoolul. ISO 6358 standard käsitleb seda kahe parameetriga:
- Helijuhtivus (C):Maksimaalne vooluvõimsus tõkestatud tingimustes, väljendatuna ühikutes dm³/(s·bar).
- Kriitilise rõhu suhe (b):Üleminekupunkt allahelikiirusega ja helivoo vahel (tavaliselt 0,2–0,5).
Nendel parameetritel põhinevad vooluvõrrandid on järgmised:
Piiratud voolu korral, kui $P_2/P_1 \le b$:
$$ Q = C \cdot P_1 \cdot K_t $$Allhelikiirusega voo korral, kui $P_2/P_1 > b$:
$$ Q = C \cdot P_1 \cdot K_t \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{\frac{P_2}{P_1} - b}{1 - b}\right)^2} $$Kus $K_t$ on temperatuuri parandustegur.
Sisemine ehitus ja komponendid
Tüüpiline kiirusregulaator ühendab ühes kompaktses korpuses kaks funktsiooni: drossel ja suuna tagasilöögiklapp.
Klapi korpuse materjalid:Valik sõltub keskkonnast. Nikkeldatud messing rahuldab tehase üldisi vajadusi, anodeeritud alumiinium aga vähendab kaalu. Roostevaba teras (304/316) on pesuruumide jaoks hädavajalik ja tehniline plastik (PBT) pakub kulutõhusaid kergeid lahendusi.
Nõelventiili disain:Kvaliteetsetes disainides kasutatakse peen sammuga keermeid (10-15 pööret) täpseks juhtimiseks vahemikus 10-50 mm/s. Koonuse nurk mõjutab iseloomulikku kõverat – lineaarsed koonused tagavad proportsionaalsed muutused, samas kui võrdse protsendi koonused pakuvad madalate avade korral täpsemat juhtimist.
Kontrollklapi konfiguratsioon:Integreeritud tagasilöögiklapp võimaldab vaba voolu tagurpidi. Huuletihendi tüübid on kompaktsed, kuid võivad madalal rõhul lekkida; palli- või pallitüübid tagavad tihedama sulgemise, kuid nõuavad rohkem ruumi.
Meter-In vs Meter-Out kontrollistrateegiad
Paigaldusasend mõjutab põhimõtteliselt süsteemi käitumist. See eristus põhjustab rohkem väljaprobleeme kui ükski teine pneumaatilise voolu juhtimise aspekt.
Meter-Out Control (heitgaasipiirang)Selles konfiguratsioonis võimaldab tagasilöögiklapp vaba voolu silindrisse, samal ajal kui nõel piirab heitõhu väljumist vastaskambrist. Tööpõhimõte loob survepadja. Kolvi liikumisel tekitab väljatõmbeõhk vasturõhu, parandades jäikust ja takistades libisemist.
Arvesti juhtimine (tarnepiirang)Siin piirab nõel sissetulevat õhku, samal ajal kui väljatõmbe ventilatsioon on vaba. See põhjustab sageli ebastabiilset liikumist ("tõmbumist"), kuna toitekambri rõhk langeb, kui maht suureneb, põhjustades kolvi seiskumise, kuni rõhk taastub.
"Kahtluse korral mõõtke meeter välja." Meter-out on kahetoimeliste silindrite vaikevalik. Mõõteriistad tuleks reserveerida ainult ühe toimega silindritele (vedrutagastus) või konkreetsetele pehmekäivitusrakendustele.
| Iseloomulik | Arvesti välja (väljalasketoru) | Sisendmõõtur (tarne) |
|---|---|---|
| Liikumise sujuvus | Suurepärane (hoiab ära libisemise) | Kehv (aldis tõmblema) |
| Koorma käsitsemine | Hea amortisatsioon ülejooksvate koormuste korral | Põgenemisoht raskusjõu mõjul |
| Kiiruse stabiilsus | Kõrge (polsterdusefekt) | Muutuja (sõltub pakkumisest) |
| Parimad rakendused | Kahepoolse toimega silindrid | Ühetoimelised silindrid |
Klapi valimise ja suuruse määramise protsess
Õige suurus hoiab ära alamõõdulised ventiilid, mis piiravad täiturmehhanismi jõudu, ja liiga suured ventiilid, mis ohverdavad kiiruse reguleerimise eraldusvõimet.
Alustage vajaliku vooluhulga arvutamisest silindri spetsifikatsioonide põhjal:
$$ Q = \frac{A \cdot L \cdot 60}{t} $$Kus $A$ on kolvi pindala (cm²), $L$ on käigu pikkus (cm) ja $t$ on käigu aeg (sekundites).
Rõhu langus:Piirake rõhulang klapis 0,5-1,0 baarini nimivoolu juures. Kõrgemad tilgad raiskavad energiat; väga madalad langused viitavad liiga suurele ja halva eraldusvõimega klapile.
Paigaldamine ja tõrkeotsing
Paigaldage voolu reguleerimisventiil silindri pordile võimalikult lähedale. Pikad torujooksud loovad kokkusurutava ruumala, toimides õhkvedruna, vähendades reaktsiooni.
Esialgne reguleerimine:Alustage nõela 3-4 pööret lahti. Kui tekib libisemine, kontrollige arvesti väljalülitamist. Kui liikumine on liiga kiire, sulgege järk-järgult veerandpöörde kaupa.
| Sümptom | Tõenäoline põhjus | Lahendus |
|---|---|---|
| tõmblev liikumine (libisemine) | Kahepoolse toimega silindri mõõteseadme juhtimine | Seadistage uuesti mõõturi väljalülitamiseks |
| Kiirus muutub löögi keskel | Toiterõhu kõikumine | Paigaldage spetsiaalne regulaator |
| Kiiruse reguleerimine puudub | Saastumine või purunenud nõel | Kontrollige filtrit; vaheta klapp välja |
| Silinder triivib pärast peatumist | Kontrollige klapi sisemist leket | Vahetage klapp; kontrollige saastumist |
Hooldus ja kasutusiga
Pneumaatilised voolureguleerimisventiilid kvalifitseeruvad vähe hooldust vajavateks komponentideks, kuid regulaarne ülevaatus hoiab ära ootamatud rikked.
Tavalistes tööstuslikes tingimustes korralikult filtreeritud õhuga (minimaalselt 40 mikronit) tagavad kvaliteetsed ventiilid5-10 aastatkasutusiga.
Eluiga vähendavad tegurid:
- Saastunud õhu juurdevool (lühendab tihendi kasutusiga poole võrra)
- Äärmuslikud temperatuurid üle tihendi
- Agressiivne reguleerimine põhjustab keerme kulumist
- Keemiline kokkupuude (vaja on roostevaba teras/FKM)
Tööstussüsteemide arenedes kohandub pneumaatiline voolujuhtimine, lisades andurid ja võrguühenduse. Kuigi uued elektriajamid pakuvad täpsust, on pneumaatika endiselt parem kiirete, lühikese käiguga rakendustes, plahvatusohtlikes keskkondades ja pesukeskkondades, kus on vaja tugevat ülekoormuse taluvust.
