Wprowadzenie: Dlaczego warto regulować prędkość siłownika hydraulicznego?
Cechą charakterystyczną siłowników hydraulicznych jest ich sprawność objętościowa zbliżająca się do 100%, pomimo strat wynikających ze sprawności mechanicznej. Oznacza to, że niemal cały płyn wpływający do siłownika powoduje proporcjonalny ruch liniowy, dzięki czemu obliczenie prędkości siłownika jest stosunkowo proste.
Normy przemysłowe kierują decyzjami dotyczącymi projektowania hydraulicznego. Według ISO 4413:2010, projektanci powinni uwzględniać natężenia przepływu i ciśnienie przy doborze rozmiarów elementów w celu zapewnienia bezpiecznej pracy.
Oto 5 najpopularniejszych metod regulacji prędkości siłownika hydraulicznego:
5 sposobów sterowania prędkością siłownika hydraulicznego Wyjaśnienie metod sterowania przepływem1 Regulacja przepływu na wlocie
Najpopularniejszą metodą regulacji prędkości siłownika hydraulicznego jest ograniczenie przepływu doprowadzanego do przyłącza roboczego. Zawory dozujące przepływ można zamontować bezpośrednio na przyłączu roboczym, w przewodzie roboczym lub w zestawie zaworów albo rozdzielaczu.
Układ regulacji przepływu na wlocie musi być wyposażony w zawór zwrotny zapewniający swobodny przepływ wsteczny. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ cylinder wymaga nieograniczonego przepływu podczas suwu powrotnego.
Najlepiej nadaje się do: Ogólne zastosowania związane z regulacją prędkości, w których kierunek obciążenia jest stały.
2 Regulacja przepływu na wyjściu
W przeciwieństwie do pierwszej metody, regulacja przepływu na wylocie ogranicza przepływ płynu wypływającego z cylindra w celu regulacji prędkości.
Ostrzeżenie: Ryzyko wzrostu ciśnienia
Stare powiedzenie z dziedziny pneumatyki: “w razie wątpliwości, mierz” powinno wzbudzić podejrzenia w hydraulice aplikacje. Regulacja przepływu na wyjściu może powodować wzrost ciśnienia, co może prowadzić do wycieku lub awarii.
Nigdy nie należy dozować, gdy ciecz po stronie pręta musi wytrzymać obciążenie wynikające z siłownik dwustronnego działania. Gdy ciśnienie to zostanie poddane ciśnieniu zwrotnemu, łączy się ono z ciśnieniem obciążenia, powodując wzrost ciśnienia po stronie tłoczyska do niebezpiecznych poziomów.
Najlepiej nadaje się do: Zastosowania z niewielkim obciążeniem, w których ciśnienie wsteczne nie stanowi problemu.
3 Zawory iglicowe
W wielu przypadkach zawory iglicowe stanowią najskuteczniejszy i najbardziej ekonomiczny sposób regulacji prędkości cylindra.
Bez zawór zwrotny, zawory iglicowe mogą ograniczać przepływ w obu kierunkach, dzięki czemu nadają się do zastosowań wymagających powolnego opadania grawitacyjnego.
Najlepiej nadaje się do: Zastosowania związane ze zjeżdżaniem grawitacyjnym przy niskich prędkościach, dwukierunkowa regulacja prędkości.
4 Priorytetowa kontrola przepływu w układzie trójportowym
Zawór ten posiada jedno wejście i dwa wyjścia, regulując proporcje przepływu do obu portów. Port priorytetowy (CF) jest zazwyczaj kompensowany ciśnieniowo.
Określa to hierarchię przepływów: jeśli przepływ wejściowy spadnie poniżej ustawionego poziomu priorytetu, przepływ do trzeciego portu (EF) staje się niedostępny.
Uwaga: W zastosowaniach charakteryzujących się dużym przepływem wlotowym i małym przepływem regulowanym cały przepływ wlotowy zależy od ciśnienia roboczego, a nadmiarowy przepływ jest tracony w postaci ciepła.
Najlepiej nadaje się do: Układy wymagające priorytetowego zasilania jednego siłownika z przekierowaniem nadmiarowego przepływu do obwodów pomocniczych.
5 Proporcjonalne zawory kierunkowe
Zawory proporcjonalne regulują położenie suwaka za pomocą sterowników PWM, umożliwiając uzyskanie zmiennego przepływu. Suwak posiada rowki dozujące, które zapewniają dozowany przepływ, co zasadniczo przypomina działanie zaworów dwuiglicowych.
Kompensacja ciśnienia, czujnik obciążenia lub zaawansowane sterowanie elektroniczne zapewniają zaworom proporcjonalnym doskonałą wydajność w zakresie regulacji prędkości siłownika.
Najlepiej nadaje się do: Zastosowania wymagające wysokiej precyzji i regulacji prędkości obrotowej.
Porównanie: 5 metod regulacji prędkości
| Metoda | Ograniczenie przepływu | Najlepsza aplikacja | Poziom ryzyka |
|---|
| Meter-In | Wlot | Ogólna regulacja prędkości | Niski |
| Wydawanie | Sklep z przecenionymi towarami | Zastosowania z niewielkim obciążeniem | Wysoki |
| Zawór iglicowy | W obu kierunkach | Zejście grawitacyjne | Średni |
| Kontrola przepływu priorytetowego | Proporcja określona przepisami | Systemy z wieloma siłownikami | Niski |
| Zawór proporcjonalny | Zmienna | Precyzyjne sterowanie | Niski |
Jak wybrać odpowiednią metodę regulacji prędkości
- Potrzebna prosta regulacja prędkości? Wlot z zaworem zwrotnym
- Czy występuje obciążenie zmienne? Zawór proporcjonalny z czujnikiem obciążenia
- Niskokosztowe sterowanie dwukierunkowe? Zawór iglicowy (bez zaworu zwrotnego)
- Czy przepływ priorytetowy jest kierowany do jednego siłownika? Trzyportowa kontrola przepływu z priorytetami
- Wysokie wymagania dotyczące precyzji? Zawór proporcjonalny ze sterowaniem PWM
Często zadawane pytania
Pytanie: Jaka jest różnica między regulacją „meter-in” a „meter-out”?A: Zawór dozujący na wlocie ogranicza przepływ wchodzący do cylindra; zawór dozujący na wylocie ogranicza przepływ wychodzący. Zawór dozujący na wlocie jest zazwyczaj bezpieczniejszy w przypadku zmiennych obciążeń; zawór dozujący na wylocie może powodować wzrost ciśnienia.
Pytanie: Dlaczego zawory regulujące przepływ wymagają zaworów zwrotnych?A: Zawory zwrotne zapewniają swobodny przepływ wsteczny, umożliwiając swobodne cofanie się siłownika bez żadnych ograniczeń, gdy zawór regulujący przepływ jest zamknięty.
Pytanie: Co powoduje wzrost ciśnienia w układzie regulacji przepływu na wylocie?A: Gdy przepływ na wylocie jest ograniczony, ciśnienie zwrotne sumuje się z ciśnieniem obciążenia po stronie tłoczyska, co może spowodować przekroczenie ciśnienia w układzie.
