O que é uma válvula de contrapeso?
A válvula de contrabalanço, A válvula direcional, às vezes chamada de válvula de excesso de centro, é instalada a jusante de um atuador para manter a pressão fixa em uma carga. Quando um cilindro suporta uma carga montada verticalmente e sua válvula direcional se move para abaixar a carga, a carga poderia empurrar o fluido para fora do cilindro e cair incontrolavelmente devido ao seu peso.
Os padrões industriais orientam as decisões de projeto hidráulico. De acordo com ISO 4413:2010, Os projetistas devem considerar a pressão e a temperatura máximas ao dimensionar os componentes. Isso garante uma operação segura e uma longa vida útil.
As válvulas de contrabalanço usam sinais piloto, normalmente da entrada do cilindro, para ajudar a superar a mola. A assistência do piloto torna o balanceamento mais eficiente e reduz os requisitos de energia e a geração de calor no sistema. Para fluxos extremamente baixos, as válvulas de contrabalanço também funcionam como válvulas de alívio térmico.
Resultados do teste de histerese para quatro válvulas de contrapeso. O teste demonstra como as vedações dinâmicas introduzem atrito, causando defasagem e excesso de pressão na resposta da válvulaO que é histerese em válvulas de contrapeso?
A histerese refere-se à defasagem ou atraso na resposta da válvula. A maioria das válvulas de contrapeso tem de uma a três vedações dinâmicas, que introduzem atrito. Esse atrito faz com que a válvula fique presa, resultando em um excesso de pressão. A válvula então se move para se corrigir e compensar o déficit.
As consequências da histerese incluem:
- Choques de pressão
- Vibrações altas
- Chiado de alta frequência
Às vezes, essa vibração é causada por cilindro O projeto é mais importante do que a própria válvula de contrapeso. Quanto mais vedações dinâmicas houver dentro de uma válvula de contrapeso, mais grave será a histerese. Se for causada pelo cilindro, nenhuma válvula de contrapeso do mundo poderá eliminar essa vibração.
Válvula de contrabalanço versus válvula de alívio convencional
| Recurso | Válvula de contrabalanço | Válvula de alívio convencional |
|---|
| Função principal | Retenção de carga + abaixamento controlado | Proteção contra sobrepressão |
| Assistência ao piloto | Sim, a partir da porta do cilindro | Não |
| Contagem de selos | 1-3 vedações dinâmicas (típico) | 1 selo (típico) |
| Risco de histerese | Mais alto | Inferior |
| Velocidade de resposta | Mais lento devido ao atrito | Mais rápido |
| Geração de calor | Mais alto | Inferior |
Vantagens e desvantagens de diferentes taxas de pilotagem
A maioria das válvulas de contrapeso oferece taxas de pilotagem que variam de 1,75:1 a 12,0:1.
Prós da relação piloto ajustável
- Pode atender a requisitos específicos de equipamentos
- Pode resolver a operação instável em alguns casos
- Oferece flexibilidade para diferentes aplicações
Contras da taxa de piloto ajustável
- A seleção por tentativa e erro é demorada
- A proporção incorreta amplifica os problemas de histerese
- Aumenta o consumo de energia
Prática recomendada: Com base na experiência de campo, um Relação piloto 4:1 A válvula de contrabalanço atende à maioria dos requisitos de aplicação sem a necessidade de experimentar várias relações.
Vista em seção transversal de uma válvula de contrapeso mostrando os caminhos do fluxo em três estados operacionais. Os caminhos do fluxo são determinados pela pressão nas portas 1, 2 e 3, que atua no carretel da válvula piloto (azul) e cheComo diagnosticar a histerese da válvula de contrapeso
- Verifique se há choques de pressão durante o abaixamento da carga
- Ouça se há vibrações ou guinchos próximo à válvula
- Medir a defasagem da resposta entre o sinal do piloto e a operação da válvula
- Inspecionar a condição da vedação se acessível
- Teste com diferentes proporções de piloto para confirmar a origem do cilindro ou da válvula
Como reduzir ou eliminar a histerese
Métodos de tratamento de sintomas (correções temporárias)
- Ajuste da taxa de pilotagem para corresponder a equipamentos específicos
- Use válvulas de curso curto ou de curso ajustável para restringir o fluxo até ficar estável (aumenta o consumo de energia)
- Instale um pequeno orifício ou volume acumulador na linha piloto para amortecer a resposta (sensível à viscosidade do fluido; a válvula pode ficar lenta em baixas temperaturas)
Essas soluções rápidas tratam os sintomas, mas não curam a causa principal.
Solução da causa raiz: Eliminar as vedações dinâmicas
Para eliminar a histerese da válvula de contrapeso, todas as vedações dinâmicas devem ser removidas. As válvulas de contrapeso sem vedações dinâmicas praticamente não têm histerese. A velocidade da válvula é rápida o suficiente para acompanhar qualquer sinal de entrada, eliminando saltos, ruídos altos e guinchos de alta frequência.
Como o pistão piloto não tem vedações, uma pequena quantidade de óleo hidráulico vaza do pistão piloto, purgando o ar das linhas piloto e fornecendo circulação de óleo lubrificante quente. Isso torna a válvula extremamente responsiva. A posição de montagem ideal para a válvula no cilindro é com o parafuso de ajuste voltado para baixo, para uma rápida purga de ar das linhas piloto e da câmara da mola.
Como em todas as válvulas de contrapeso padrão do setor, girar o parafuso de ajuste no sentido horário aumenta a pressão, enquanto a rotação no sentido anti-horário diminui a pressão.
Perguntas frequentes
P: O que causa a histerese em válvulas de contrapeso?R: As vedações dinâmicas criam atrito, fazendo com que a válvula fique presa e responda lentamente. Isso resulta em excesso de pressão e atraso.
P: A histerese pode ser completamente eliminada?R: Sim, usando válvulas de contrapeso sem vedações dinâmicas. Esses projetos eliminam o atrito na fonte.
P: Qual proporção de piloto devo escolher?R: A relação de pilotagem de 4:1 atende à maioria dos requisitos das aplicações. Relações mais altas proporcionam mais força de retenção, mas podem aumentar o atraso na resposta.
P: A vibração é sempre causada pela válvula de contrapeso?R: Não. Às vezes, o projeto do cilindro causa a vibração. Nenhuma válvula de contrapeso pode corrigir a vibração causada por problemas no cilindro.
P: Qual é a diferença entre uma válvula de contrabalanço e uma válvula de supercentro?R: Não há diferença. Eles são o mesmo componente com nomes diferentes.
Conclusão
A histerese é, de fato, o pior inimigo da válvula de contrapeso. Os selos dinâmicos criam atrito que leva ao excesso de pressão, vibrações e ruído. Embora correções temporárias, como o ajuste das relações de pilotagem, possam resolver os sintomas, a verdadeira solução está na eliminação total das vedações dinâmicas.
Para aplicações que exigem controle preciso da carga, considere as válvulas de contrapeso projetadas sem vedações dinâmicas. Elas oferecem resposta mais rápida, menos ruído e maior eficiência energética.
