فهم صمامات تخفيض الضغط والفيضان: دليل شامل

I. صمام التدفق الزائد وصمام تنظيم الضغط

وتتمثل الوظائف الرئيسية لصمام التنفيس في وظيفتين: الأولى هي الحفاظ على ضغط مخرج ثابت للمضخة الهيدروليكية في نظام ضبط الخانق للمضخة الكمية، وتدفق الزيت الزائد من المضخة الهيدروليكية إلى الخزان. في هذا الوقت، يعمل صمام التنفيس كصمام لتخفيف الضغط؛ والثاني هو العمل كجهاز أمان في النظام.

1. هيكل ومبدأ عمل صمام التنفيس

وفقًا للتركيبات المختلفة، يمكن تقسيم صمامات التنفيس إلى نوع يعمل مباشرة ونوع يعمل بشكل تجريبي.

(1) صمام تنفيس مباشر المفعول

يمكن تقسيم صمامات التنفيس ذات المفعول المباشر إلى نوع الصمام الكروي، ونوع الصمام المخروطي، ونوع الصمام المنزلق، وما إلى ذلك، وفقًا لشكل البكرات الخاصة بهم. الآن ، خذ صمام التنفيس المباشر المفعول Rexroth DBD كمثال لشرح هيكل ومبدأ عمل صمام التنفيس المباشر المفعول. هيكلها على النحو التالي.

الصورتان التاليتان هما الأجسام المادية لصمام التنفيس.

ضغط فتح صمام التنفيس هو P

P_k -أ=ب_R =KX₀ أو P_k =KX₀ /A

عندما تكون البكرة في موضع معين، يكون توازن قوة البكرة:

ع-أ=ك(س)₀ +x)

في المعادلة، x هو مقدار الضغط الإضافي للزنبرك.

يمكن أن نرى من الصيغة أعلاه أنه عندما تكون البكرة في مواضع مختلفة، يتغير ضغط التدفق الزائد. ومع ذلك، نظرًا لأن مقدار الضغط الإضافي x للزنبرك صغير نسبيًا مقارنة بمقدار الضغط المسبق X ₀ ، يمكن اعتبار أن الضغط الفائض P يظل ثابتًا بشكل أساسي. هذا هو مبدأ عمل صمام التنفيس الذي يعمل كصمام تنفيس الضغط.

يتحكم صمام التنفيس ذو المفعول المباشر في ضغط التدفق الزائد عن طريق موازنة قوة النابض على الطرف العلوي من البكرة مباشرةً مع الضغط الهيدروليكي على الطرف السفلي. وبوجه عام، لا تُصنع الصمامات ذات المفعول المباشر إلا كصمامات ذات ضغط منخفض وتدفق منخفض.

(2) صمام تنفيس يعمل بالطيار

يتألف صمام التنفيس الذي يتم تشغيله بشكل تجريبي من صمام رئيسي وصمام تجريبي. والمبدأ الهيكلي للصمام الدليلي هو نفس المبدأ الهيكلي للصمام الدليلي هو نفس مبدأ صمام التنفيس المباشر، ولكنه يعتمد بشكل عام على هيكل صمام المقعد المخروطي. ويمكن تقسيم الصمام الرئيسي إلى: هيكل من نوع البكرة (أحادي المرحلة متحدة المركز)، وهيكل متحد المركز على مرحلتين، وهيكل متحد المركز على ثلاث مراحل. يوضح الشكل أدناه مخطط مبدأ العمل لصمام تنفيس أحادي المرحلة متحدة المركز.

والآن دعونا ندرس الحالة عندما تكون بكرة الصمام الرئيسي في وضع اتزان معين. بتجاهل وزن البكرة والاحتكاك، يكون توازن قوة الصمام الرئيسي:

PA=P ₁ أ+ف _a =P ₁ أ+ك(س) ₀ + س) أو P=P ₁ + ك(س) ₀ + س)/أ

• P - الضغط في الغرفة السفلية للصمام الرئيسي الذي يتحكم فيه صمام التنفيس، أي ضغط المدخل;
• P ₁ - الضغط في الحجرة العلوية لبكرة الصمام الرئيسي;
• أ - مساحة سطح الطرف العلوي من بكرة الصمام الرئيسي;
• K - صلابة نابض توازن بكرة الصمام الرئيسي;
• x ₀ - مقدار الضغط المسبق لنابض التوازن قبل الضغط;
• x - مقدار الضغط المتزايد لنابض التوازن بعد فتح الصمام الرئيسي;
• F _a - قوة نابض التوازن على البكرة الرئيسية.

من المعادلة المذكورة أعلاه، من المعروف أن الضغط الذي يتحكم فيه صمام التنفيس الذي يعمل بشكل تجريبي يتكون من P ₁ و F _a /A. نظرًا لوجود حجرة الصمام الرئيسي P ₁ . حتى إذا كان الضغط المتحكم فيه P مرتفعًا، فإن قوة نابض التوازن على الصمام الرئيسي يجب أن تكون صغيرة فقط، طالما أنه يمكن التغلب على الاحتكاك لإعادة ضبط البكرة الرئيسية.

يوضح الشكل أدناه الرسم البياني للمبدأ الهيكلي لصمام تنفيس الضغط العالي المركز ثنائي المراحل. يتكون الصمام من صمام تجريبي وصمام رئيسي. يتناسب السطح الموجه والسطح المخروطي للبكرة الرئيسية بشكل جيد مع غلاف الصمام، ومتطلبات التركيز في كلا المكانين عالية، ومن هنا جاءت التسمية ثنائية المركز على مرحلتين.

عندما يكون ضغط النظام أقل من القيمة المحددة لنابض تنظيم الضغط، يتم الضغط على البكرة الرئيسية لأسفل على مقعد الصمام، ولا يتم توصيل منافذ المدخل والفيضان. عندما يتجاوز ضغط النظام القيمة المحددة لنابض تنظيم الضغط، يتم فتح الصمام الدليلي، ويعود الزيت إلى حجرة الزيت.

وبهذه الطريقة، يتم رفع البكرة الرئيسية لأعلى، مما يربط بين الحجرة P والحجرة 0، مما يسمح لزيت الضغط بالتدفق من الحجرة P إلى الحجرة 0. تخمد فتحة التخميد حركة البكرة لتحسين استقرار تشغيل صمام التنفيس. ويتميز هذا النوع من الصمامات بختم جيد، وقدرة إنتاجية عالية للزيت، وفقدان ضغط منخفض، وهيكل مدمج.

1 - بكرة الصمام الرئيسي
2، 3، 4 - فتحة الصمام الخانق
5 - مقعد الصمام الطيار
6 - جسم الصمام الطيار
7 - بكرة الصمام الطيار
8 - زنبرك ضبط الضغط
9 - الربيع الناعم
10 - جسم الصمام

2. الأداء الرئيسي لصمام التنفيس

(1) خصائص تدفق الضغط - الضغط

عندما يتغير حجم التدفق الزائد، تتغير درجة فتح الصمام أيضًا وفقًا لذلك، ويتغير ضغط التدفق الزائد أيضًا. هذه هي خاصية تدفق الضغط والتدفق لصمام التنفيس. يوضح الشكل أدناه وضعي عمل لصمام تنفيس مباشر المفعول. الشكل أ هو الحالة المغلقة، والشكل ب هو الحالة المفتوحة.

عندما يكون ضغط النظام Pk هكذا، يتوازن الضغط الهيدروليكي مع التحميل المسبق للنابض ويكون الصمام في حالة حرجة من الفتح فقط. في هذه الحالة، تكون معادلة توازن القوة للبكرة هي

P_k𞸍²/4=KX₀

حيث

• P _k - ضغط الفتح;
• د - قطر صمام البكرة;
• ك - صلابة الزنبرك;
• X ₀ - مقدار الضغط العلوي الزنبركي.

عندما يزيد ضغط الزيت إلى P، تكون فتحة الصمام هي x، وتكون معادلة توازن القوة لقلب الصمام هي P _k 𞸍 ² /4=ك(س) ₀ +x)

بطرح المعادلتين نحصل على س= (πd ² /4 ك) (ص-ب _k )

يمكن حساب التدفق عبر منفذ الصمام باستخدام معادلة تدفق الفتحة ذات الجدران الرقيقة:

هذا هو Q=C_q.a.(2/ρ)^1/2ع=ج_q. πdx(2/ر2)^1/2p

بإعادة ترتيب المعادلتين نحصل على: س=(Cq π²d³/4 ك) (2/ر2/ر)^1/2(p^3/2-p_k.p^1/2)

المعادلة المذكورة أعلاه هي المعادلة المميزة للضغط والتدفق لصمام التنفيس، والمنحنى المميز المقابل موضح في الشكل أدناه.

يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية من المعادلة أعلاه:

1) ضغوط فتح مختلفة ص _k تتوافق مع منحنيات مختلفة.

حجم P _k يمكن تعديلها عن طريق تغيير مقدار الضغط المسبق x ₀ من الربيع

2) عندما يكون ضغط الفتح p _k ثابت، يزداد ضغط التدفق الزائد مع زيادة حجم التدفق الزائد.

عندما يصل حجم التدفق الزائد إلى التدفق المقدر QT للصمام، فإن قيمة الضغط المقابلة تسمى ضغط التدفق الزائد الكامل PT لصمام التدفق الزائد. يمكن أن نرى من الصيغة أعلاه أنه كلما كانت صلابة الزنبرك K أصغر، كلما كان المنحنى أكثر انحدارًا، كلما كان تغير الضغط الناجم عن تغير حجم التدفق الفائض أصغر، وكان أداء الضغط الثابت أفضل.

وعلى العكس من ذلك، فإن أداء تنظيم الضغط ضعيف. انحراف تنظيم الضغط (P _k - P _k ) ونسبة الفتح P _k / تُستخدم عادةً لقياس جودة أداء الضغط الثابت. كلما كان انحراف تنظيم الضغط أصغر، كان أداء الضغط الثابت للصمام أفضل. وعلاوة على ذلك، تُستخدم نسبة الفتح لقياس جودة أداء الضغط الثابت، وكلما زادت قيمته، كان ذلك أفضل.

يختلف أداء الضغط الثابت لصمامات التدفق الزائد باختلاف هيكلها. وترد أدناه منحنيات صمامات التنفيس التي تعمل بشكل مباشر وصمامات التنفيس التي تعمل بشكل تجريبي بنفس الضغط المحدد للمقارنة. يمكن أن نرى من الشكل أن أداء الضغط الثابت لصمامات التنفيس التي تعمل بشكل تجريبي أفضل من صمامات التنفيس ذات المفعول المباشر.

يتجاهل التحليل أعلاه تأثير قوة الاحتكاك عندما تتحرك بكرة الصمام. إذا أُخذت قوة الاحتكاك في الاعتبار، فإن معادلة توازن القوة للبكرة عندما يغلق الصمام لفتحه هي

P'_k𞸍²/4=KX₀+F_f

لذلك

P'_k= 4 (KX(4)₀+F_f)/ 𞸍²

وعندما ينتقل الصمام من الفتح إلى الإغلاق، تكون معادلة توازن القوة للبكرة هي

ص"ك.ك.د²/4=KX₀-F_f

هذا هو

ع"ك=4(ك.س)₀-F_f)/ 𞸍²

من المعادلتين السابقتين، يمكن ملاحظة أنه نظرًا لوجود مقاومة احتكاك، فإن ضغط الفتح وضغط الإغلاق لصمام التدفق الزائد غير متساويين.

يكون ضغط الإغلاق أقل من ضغط الفتح، ولا يتطابق منحنى تدفق الضغط أثناء عملية الفتح مع منحنى عملية الإغلاق، كما هو موضح في الشكل أدناه.

يمثل الخط المتقطع 2 في الشكل المنحنى المثالي بدون مقاومة الاحتكاك. نظرًا للحاجة إلى التغلب على مقاومة الاحتكاك F _f يجب أن يكون فقدان الضغط الفعلي أكبر من P _k والارتقاء إلى P' _k قبل أن ينفتح الصمام. عندما يزداد التدفق الزائد، يرتفع الضغط على طول المنحنى 1. عندما يكون التدفق الزائد Q _T فإن الضغط هو P' _T . وبالمثل، يجب أن ينخفض الضغط إلى P" _T حتى ينخفض على طول المنحنى 3. عند الإغلاق الكامل، يكون الضغط P" _k .

(2) استقرار الضغط

هناك معنيان لثبات ضغط العمل لصمام التنفيس. يشير أحدهما إلى التباين في الضغط المعدل عندما يظل جهاز ضبط الصمام دون تغيير. ويشير المعنى الآخر إلى التذبذب أو التذبذب في ضغط النظام عندما يعمل صمام التنفيس، والذي يرتبط بنبض التدفق لمصدر المضخة والخصائص الديناميكية للصمام وخط الأنابيب، وهو ما يمثل مؤشرًا شاملاً.

(3) فقدان الضغط

عندما يتم إرخاء نابض تنظيم الضغط بالكامل ويمر الصمام بالتدفق المقدر، فإن الفرق بين ضغط حجرة المدخل وضغط حجرة العودة هو فقدان ضغط الصمام. ويرتبط ذلك بشكل أساسي بالتخميد في مسار الزيت الرئيسي للصمام، ولكن عند اختبار فقدان الضغط في صمام التنفيس الذي يعمل بشكل تجريبي، فإنه يتأثر أيضًا بقوة التحميل المسبق لنابض التوازن.

(4) ضغط التفريغ

بالنسبة لصمام التنفيس الذي يتم تشغيله تجريبيًا، عندما يكون منفذ التحكم عن بعد متصلًا مباشرة بخزان الزيت ويمرر الصمام التدفق المقدر، فإن الفرق بين ضغط حجرة الدخول وضغط حجرة الرجوع يسمى ضغط التفريغ. ومن الواضح أنه يرتبط بمقاومة القناة وقوة التحميل المسبق لنابض التوازن.

3. تطبيق صمامات الإغاثة ودوائر تنظيم الضغط

(1) كصمام تنفيس

في استخدام تنظيم سرعة الخانق الكمي للمضخة الكمية، يمكن أن يؤدي ضبط حجم فتح صمام الخانق إلى تنظيم التدفق إلى المشغل، ويتدفق الزيت الزائد من المضخة الكمية إلى الخزان من خلال صمام التدفق الزائد. أثناء عملية التشغيل، يكون الصمام مفتوحًا دائمًا، ويتم تحديد ضغط عمل المضخة الهيدروليكية من خلال ضغط ضبط صمام التدفق الزائد وهو ثابت بشكل أساسي. انظر الشكل أدناه.

(2) يستخدم كصمام أمان

في هذا الوقت، يكون الصمام مغلقًا بشكل طبيعي. فقط عندما يتجاوز ضغط النظام ضغط ضبط صمام التدفق الزائد، يفتح الصمام، ويتدفق الزيت مرة أخرى إلى الخزان من خلال الصمام، وبالتالي لا يزيد ضغط النظام أكثر، وبالتالي يمنع التحميل الزائد على النظام ويعمل كوظيفة أمان. انظر الشكل أدناه.

(3) يستخدم كصمام ضغط خلفي

من خلال تركيب صمام الفائض في مسار الزيت الراجع، يمكن أن يؤدي ضبط نابض الضغط في صمام الفائض إلى تنظيم حجم الضغط الخلفي. انظر الشكل أدناه.

(4) دائرة ضبط الضغط عن بُعد

توصيل منفذ التحكم عن بُعد K الخاص بصمام التنفيس الذي يعمل بنظام التشغيل الدليلي بمدخل صمام ضبط الضغط عن بُعد، ومخرج صمام ضبط الضغط عن بُعد إلى الخزان، وبالتالي تشكيل دائرة ضبط الضغط عن بُعد. انظر الشكل الأيمن. يظهر هيكل صمام ضبط الضغط عن بُعد في الشكل الأيسر، والذي يشبه الصمام الدليلي في صمام التنفيس. يمكن أن يؤدي ضبط نابض الضغط في صمام ضبط الضغط عن بُعد إلى ضبط الضغط عن بُعد.

(5) دائرة ضبط الضغط على مرحلتين

الشكل 7-15 مثال لدائرة ضبط الضغط على مرحلتين. يهبط المكبس في شوط العمل، ويحد صمام تنفيس الضغط العالي الضغط 4 من الضغط الأقصى للنظام. يصعد المكبس للشوط غير الشغلي، ويحتاج ضغط الضبط لصمام تنفيس الضغط المنخفض 3 فقط للتغلب على الوزن الذاتي للأجزاء المتحركة ومقاومة الاحتكاك. تُستخدم هذه الدائرة بشكل شائع في النظام الهيدروليكي للمكابس.

الشكل 7-16 مثال آخر لدائرة ضبط الضغط على مرحلتين. ويضبط الضغط الهابط للمكبس بواسطة صمام تنفيس الضغط العالي الضغط 3. ويتم ضبط ضغط النظام أثناء صعود المكبس بواسطة صمام ضبط الضغط عن بعد 5.

II. صمام تخفيض الضغط ودائرة تخفيض الضغط

1. هيكل ومبدأ عمل صمام تخفيض الضغط

صمام تخفيض الضغط هو نوع من صمامات التحكم في الضغط الذي يستخدم مبدأ انخفاض الضغط الناتج عن تدفق السوائل عبر فجوة لجعل ضغط المخرج أقل من ضغط المدخل. يمكن تقسيم صمامات تخفيض الضغط إلى ثلاثة أنواع: صمامات تخفيض الضغط الثابت، وصمامات تخفيض النسبة الثابتة، وصمامات تخفيض الفرق الثابت. من بينها، صمام تخفيض الضغط الثابت هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، ويشار إليه عادةً باسم صمام تخفيض الضغط.

تنقسم صمامات تخفيض الضغط أيضًا إلى أنواع تعمل بشكل مباشر وأنواع تعمل بشكل تجريبي. ويوضح الشكل أدناه مبدأ عمل صمام تخفيض الضغط الذي يتم تشغيله بشكل تجريبي. وهو مقسم إلى جزأين، حيث يقوم الصمام الدليلي بتنظيم الضغط والصمام الرئيسي بتخفيض الضغط. يتدفق الزيت الهيدروليكي من المدخل ويخرج من المخرج. يكون الضغط عند المخرج أقل منه عند المدخل.

معادلة توازن القوة على بكرة الصمام الرئيسي هي:

P₂.A=P₃أ+ف_a=P₃أ+ك(س)₀+x)

وهي

P₂=P₃+ ك(س)₀+ س)/أ

حيث

• أ - منطقة قوة بكرة الصمام الرئيسي;
• P0 - الضغط في الحجرة العلوية لبكرة الصمام الرئيسي، والذي يظل ثابتًا بشكل أساسي بمجرد ضبط النابض المنظم;
• x0 - مقدار الضغط المسبق لنابض الصمام الرئيسي;
• x - مقدار الضغط المتزايد للنابض بعد ارتفاع الصمام الرئيسي;
• K - صلابة نابض الصمام الرئيسي.

نظرًا لأن زنبرك الصمام الرئيسي يحتاج فقط إلى التغلب على قوة الاحتكاك لحركة البكرة، فإن التحميل المسبق للنابض صغير، وصلابته صغيرة أيضًا. أثناء التصميم، فإن x ₀ >>x، لذا يمكن التعبير عن المعادلة أعلاه تقريبًا على النحو التالي:

P ₂ =P ₃ +KX ₀ /أ= ثابت

يوضح الشكل أدناه الهيكل والرموز البيانية لصمام تخفيض الضغط أحادي المركز أحادي المرحلة. بالمقارنة مع صمام التنفيس أحادي المركز أحادي المرحلة، فإن الهيكل متشابه للغاية، ولكن هناك اختلافات واضحة في شكل بكرة الصمام وتوصيل منافذ الزيت.

الاختلافات هي:

• في الحالة الأصلية، يكون مدخل الزيت ومخرج صمام التنفيس مفصولين تمامًا، بينما يكون مدخل الزيت ومخرج صمام تخفيض الضغط مفتوحين;
• مواضع مدخل الزيت ومخرجه متقابلة تمامًا;
• ويستخدم صمام التنفيس ضغط المدخل للتحكم في حركة البكرة، مما يحافظ على ضغط مدخل ثابت، بينما يستخدم صمام تخفيض الضغط ضغط المخرج للتحكم في حركة البكرة، مما يحافظ على ضغط مخرج ثابت;
• يؤدي الممر الداخلي لغرفة زنبرك ضبط الضغط في صمام التنفيس إلى مخرج الزيت، بينما يتم توصيل الزيت في غرفة زنبرك ضبط الضغط في صمام تخفيض الضغط بشكل منفصل بخزان الزيت.

يوضح الشكل أدناه هيكل صمام تخفيض الضغط العالي. ومبدأه في الأساس هو نفس مبدأ صمام تخفيض الضغط أحادي المرحلة متحدة المركز.

2. دائرة تخفيض الضغط

غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى دوائر تخفيض الضغط في أنظمة التشبيك وأنظمة التحكم وأنظمة التشحيم. يوضح الشكل نوع شائع من دوائر تخفيض الضغط. يتم ضبط الحد الأقصى لضغط الزيت الذي يتم تفريغه بواسطة المضخة الهيدروليكية بواسطة صمام التنفيس وفقًا لاحتياجات النظام الرئيسي.

عندما تحتاج الأسطوانة الهيدروليكية A إلى ضغط أقل من ضغط إمداد المضخة، يمكن توصيل صمام تخفيض الضغط على التوالي في دائرة الزيت. يمكن أن يحافظ صمام تخفيض الضغط على ضغط ثابت بعد التخفيض، ولكن يجب أن يكون أقل بمقدار 0.5 ميجا باسكال على الأقل من الضغط الذي يحدده صمام التنفيس. عندما يلزم تعديل سرعة المشغل، يجب تركيب عنصر الخانق عند مخرج صمام تخفيض الضغط.

يوضح الشكل أدناه دائرة تنظيم الضغط على مرحلتين، حيث يتم توصيل منفذ التحكم عن بعد لصمام تخفيض الضغط بتنظيم الضغط عن بعد من خلال صمام لولبي ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع للحصول على نوعين من الضغوط المحددة مسبقًا.

في دائرة التحكم الموضحة، يدخل زيت التحكم من مضخة التحكم الهيدروليكية 2 إلى صمام التحكم الدليلي من نوع صمام تخفيض الضغط 3، ثم من خلال تشغيل مقبض الصمام، يمكن تبديل صمام الاتجاه الهيدروليكي 4 في الدائرة الرئيسية، مما يجعل الصمام الهيدروليكي يعمل.

وهي تشتمل على مجموعة صمامات تجريبية مزودة بصمامين صغيرين يتم تشغيلهما بواسطة مقبض. يمكن للمقبض أن يدور حول مفصلة كروية لتطبيق قوة التشغيل على أي من الصمامات الصغيرة. نظرًا لأن كل صمام صغير يتحكم في حركة أحادية الاتجاه، يمكن لهذا النوع من الصمامات التحكم في إجراءات التبديل إلى اليسار واليمين بين دائرتي الاتجاه الرئيسي للدائرة الرئيسية.

يوضح الشكل هيكل صمام التحكم الدليلي من نوع صمام تخفيض الضغط. عندما يتم تشغيل المقبض، يتحرك قضيب الدفع 9، ونابض ضبط الضغط 10، وقلب الصمام 13 إلى أسفل. بعد التحرك لمسافة معينة، تواجه الفتحة الموجودة على قلب الصمام 13 المنفذ P، مما يسمح بتخفيض إخراج الزيت الهيدروليكي من مضخة التحكم الهيدروليكية إلى P _A ثم يتدفق من خلال المنفذ A إلى الوجه الطرفي للتحكم الهيدروليكي للصمام الاتجاهي مما يدفع الصمام الاتجاهي الرئيسي للعمل، وبالتالي تحقيق التحكم في السرعة والتحكم في الدوران العكسي للمحرك الهيدروليكي.

1. عودة الربيع
2. بكرة الصمام
3. التوصيل بمنفذ زيت مضخة التحكم P
4. التوصيل بمنفذ الخزان
5. زنبرك ضبط الضغط
6. قرص دوار
7. دوّار
8. مقبض التحكم
9. صامولة
10. برغي التعديل

ثالثاً صمام التسلسل

صمام التسلسل هو صمام ضغط يمكنه توصيل أو فصل دائرة زيت معينة تلقائيًا تحت ضغط تحكم معين.

ووفقًا لطرق التحكم المختلفة، يمكن تقسيمها إلى نوعين: أحدهما هو الصمام المتسلسل المتحكم به داخليًا، والذي يستخدم الضغط عند مدخل الصمام مباشرةً للتحكم في فتح الصمام وإغلاقه، ويسمى ببساطة الصمام المتسلسل؛ والآخر هو الصمام المتسلسل المتحكم به خارجيًا، والذي يتم التحكم فيه بواسطة ضغط خارجي مستقل عن مدخل الصمام، ويسمى أيضًا الصمام المتسلسل. ووفقًا للهياكل المختلفة، يمكن تقسيمها إلى صمامات متسلسلة تعمل مباشرة وصمامات متسلسلة تعمل بشكل تجريبي.

1. هيكل ومبدأ صمام التسلسل الصوتي

كما هو موضح في الشكل أدناه، فإن الشكلين التاليين هما على التوالي لصمام تسلسلي مباشر المفعول وصمام تسلسلي يعمل بشكل تجريبي. يمكن أن نرى من الشكل أنها تشبه إلى حد كبير صمامات التنفيس. والفرق الرئيسي هو أن مخرج صمام التنفيس متصل بخزان الزيت، بينما مخرج صمام التسلسل متصل بدوائر الزيت الأخرى في النظام. لذلك، يجب توصيل منفذ تصريف الزيت الخاص به بخزان الزيت بشكل منفصل. بالإضافة إلى ذلك، يتميز الصمام المتسلسل بأداء ختم جيد، لذا فإن طول مانع تسرب الزيت بين البكرة وجسم الصمام أطول.

يوضح الشكل أدناه المخطط الهيكلي والرمز البياني للصمام المتسلسل الفحصي. وهو يتألف من صمام تسلسلي وصمام فحص بالتوازي.

عندما يدخل الزيت من المنفذ P ₁ يكون الصمام اللا ارتدادي مغلقًا؛ وعندما يتجاوز ضغط المدخل القيمة المحددة لنابض الضغط، ينفتح صمام التسلسل، ويتدفق الزيت من P ₂ . عندما يدخل الزيت من المنفذ P ₂ يتدفق النفط من المنفذ P ₁ من خلال الصمام اللا ارتدادي.

يوضح الشكل أدناه هيكل الصمام المتسلسل المتحكم به هيدروليكيًا، والذي يختلف بشكل أساسي عن الصمام المتسلسل في أن البكرة صلبة، وزيت الضغط الداخل من المنفذ P ₁ لا يمكن أن يدخل قاع الصمام المنزلق. يتم إدخال زيت ضغط التحكم في الجزء السفلي من الصمام المنزلق من منفذ التحكم K.

عندما يتجاوز ضغط زيت التحكم الضغط المحدد للنابض، ينفتح منفذ الصمام، ويصل المنفذ P ₁ و ف ₂ . يكون فتح وإغلاق منفذ الصمام مستقلاً عن ضغط مدخل دائرة الزيت الرئيسية للصمام، ولكن يتم تحديده من خلال مستوى ضغط زيت التحكم الذي يتم إدخاله من منفذ التحكم K.

2. تطبيق صمام التسلسل

(1) يُستخدم لجعل مشغلين أو أكثر يعملان بتسلسل معين.

يوضح الشكل أدناه دائرة التموضع والتشبيك، والتي تتطلب التموضع أولاً ثم التشبيك. كما هو موضح في الشكل، تزود المضخة الهيدروليكية الزيت، مسار واحد إلى النظام الرئيسي، ومسار آخر من خلال صمام تخفيض الضغط، وصمام فحص، وصمام اتجاهي إلى الحجرة العلوية لأسطوانة التموضع، مما يدفع المكبس إلى أسفل للتموضع. بعد تحديد الموضع، يتوقف مكبس الأسطوانة عن الحركة، ويفتح صمام التسلسل، ويدخل زيت الضغط إلى الحجرة العلوية لأسطوانة التشبيك الهيدروليكية، مما يدفع المكبس إلى أسفل للتشبيك.

(2) يستخدم كصمام ضغط خلفي

(3) يمكن استخدام صمام التسلسل أحادي الاتجاه كصمام توازن لمنع الأجزاء المتحركة الرأسية من الانزلاق لأسفل بسبب وزنها عندما لا تعمل المضخة.

(4) يمكن استخدام الصمام المتسلسل الذي يتم تشغيله تجريبيًا كصمام تنفيس.

(5) لضمان الحد الأدنى من الضغط في دائرة الزيت كما هو موضح في الشكل، يبدأ مكبس الأسطوانة الهيدروليكية I في الارتفاع، وفقط عندما يتجاوز الضغط الضغط المحدد لصمام التسلسل A، تعمل الأسطوانة الهيدروليكية II؛ وبالتالي، عندما تعمل الأسطوانة الهيدروليكية II، لن يسقط مكبس الأسطوانة الهيدروليكية I بسبب الضغط المنخفض ووزنها.

IV. مرحل الضغط

مرحل الضغط هو جهاز تحويل يقوم بتحويل إشارات الضغط في النظام الهيدروليكي إلى إشارات كهربائية. وتتمثل وظيفته في توصيل أو فصل الدوائر ذات الصلة تلقائيًا وفقًا للتغيرات في ضغط النظام الهيدروليكي، من خلال المفتاح الصغير داخل مرحل الضغط، لتحقيق إجراءات متسلسلة أو حماية السلامة، إلخ.

1. الهيكل ومبدأ عمل مرحل الضغط

يوضح الشكل أدناه هيكل مرحل الضغط من نوع الحجاب الحاجز. ويتمثل مبدأ عمله في التحكم في منفذ الزيت K لتوصيله بالدائرة الهيدروليكية حيث تكون هناك حاجة إلى الإشارة الهيدروليكية، ثم يتسبب زيت الضغط في ارتفاع المكبس 3، مما يجعل مقاعد الزنبرك على كلا الجانبين تلامس كتف الغلاف الخارجي؛ وفي الوقت نفسه، تتحرك الكرة الفولاذية أفقياً مما يجعل الرافعة تدور حول المحور، ويضغط الطرف الآخر من الرافعة على ملامس المفتاح الصغير، مما يرسل إشارة كهربائية.

1. الرافعة
2. فيلم
3. الغطاس
4. كرة فولاذية
5. الربيع
6. كرة فولاذية
7. برغي
8. كرة فولاذية
9. المقعد الزنبركي
10. الربيع
11. برغي
12. نقطة ارتكاز
13. برغي
14. مفتاح التبديل الصغير
15. الغسالة

2. أمثلة على تطبيق مرحل الضغط

يتم تركيب مرحل الضغط بين صمام الخانق والأسطوانة الهيدروليكية كما هو موضح في الشكل الأيسر، ويسمى إرسال إشارة التعزيز. مثبتة في مسار الزيت الراجع، وتقع بين الأسطوانة الهيدروليكية وصمام الخانق كما هو موضح في الشكل الأيمن، وتسمى إرسال إشارة الضغط الصفري.

V. دائرة التوازن

لمنع الأسطوانة الهيدروليكية العمودية وأجزاء العمل المتصلة بها من الانزلاق لأسفل بسبب وزنها، غالبًا ما يتم استخدام دائرة توازن.

1. دائرة توازن مع صمام تسلسلي فحص

يوضح الشكل أدناه دائرة توازن مكونة من صمامات تسلسلية لاحقة. يجب ضبط الضغط المضبوط للصمام المتتابع الاختياري لموازنة وزن الأجزاء المتحركة.

الإجهاد النظري

ع=و/أو

حيث

• P - الضغط المضبوط لصمام التسلسل;
• W - الوزن الإجمالي للأجزاء المتحركة;
• أ - المساحة الفعالة لحجرة الزيت المرتجع للأسطوانة الهيدروليكية.

نظرًا لوجود صمام التسلسل، لن تنزلق الأجزاء المتحركة لأسفل بسبب وزنها. يتحرك المكبس لأسفل فقط عندما يتم تنشيط الملف اللولبي 1DT، مما يتسبب في تجاوز الضغط الهيدروليكي في الغرفة السفلية للأسطوانة للضغط المحدد لصمام التسلسل.

كما هو موضح في الشكل أدناه، نضيف صمام فحص يتم التحكم فيه هيدروليكيًا بين صمام تسلسل الفحص والأسطوانة الهيدروليكية. ونظرًا لأن صمام الفحص المتحكم به هيدروليكيًا لديه مانع تسرب جيد عند إغلاقه، يمكنه منع الأجزاء المتحركة من الانزلاق ببطء إلى أسفل بسبب تسرب صمام التسلسل عندما يكون صمام الاتجاه رباعي الاتجاهات رباعي المواضع ذو الملف اللولبي ثلاثي الأوضاع في حالة إيقاف المشغل.

2. دائرة توازن مع صمام تسلسلي يتم التحكم فيه هيدروليكيًا

يوضح الشكل أدناه دائرة ميزان الرفع باستخدام صمام تسلسل هيدروليكي. هذه الدائرة مناسبة للحالات التي يتغير فيها وزن الميزان. عندما يتم تبديل صمام الاتجاه إلى الموضع الصحيح، ترفع الأسطوانة الهيدروليكية الوزن.

عند تبديل الصمام الاتجاهي إلى الموضع الأيسر، يتحرك المكبس لأسفل لخفض الوزن. يؤدي تبديل الصمام الاتجاهي إلى الوضع الأوسط إلى إيقاف حركة المكبس. وتتمثل خاصية هذه الدائرة في أن فتح وإغلاق صمام التسلسل الهيدروليكي يعتمد على ضغط الزيت عند منفذ التحكم، بغض النظر عن حجم الحمولة.

ومع ذلك، فإن دائرة التوازن في الشكل أعلاه غير كاملة. عندما يفتح زيت الضغط صمام التسلسل الهيدروليكي ويبدأ المكبس في التحرك لأسفل، سينخفض الضغط في الحجرة العلوية للأسطوانة الهيدروليكية بسرعة، مما قد يتسبب في إغلاق صمام التسلسل الهيدروليكي وتوقف المكبس عن الحركة.

بعد ذلك، مع زيادة الضغط، ينفتح صمام التسلسل الهيدروليكي مرة أخرى، ويبدأ المكبس في الحركة. لذلك، يستمر المكبس في الهبوط، مما يخلق ما يسمى بظاهرة "الإيماء". لحل هذه المشكلة، يمكن تركيب صمام خنق في دائرة زيت التحكم لإبطاء إجراءات فتح وإغلاق صمام التسلسل الهيدروليكي. يوضح الشكل أدناه ذلك.

سادسًا. دائرة التفريغ

في دورة عمل ماكينات البناء، للحفاظ على قدر كبير من القوة، سيحدث فقدان للطاقة وتسخين الزيت. لتقليل الخسارة، يجب أن تعمل المضخة في ظروف عدم التحميل، وهو ما يسمى التفريغ.

في الأنظمة الفعلية، هناك طريقتان للتفريغ: الأولى هي توجيه خرج المضخة مرة أخرى إلى الخزان، مع عمل المضخة عند ضغط صفر، وتسمى تفريغ التدفق؛ والأخرى هي الحفاظ على تدفق المضخة عند الصفر مع الحفاظ على الضغط الأصلي، وتسمى أيضًا تفريغ التدفق. يقدم ما يلي العديد من دوائر التفريغ النموذجية.

1. دائرة تفريغ حيث لا يحتاج المشغل إلى الحفاظ على الضغط

(1) دائرة تفريغ باستخدام صمام اتجاهي ثلاثي المواضع

عندما يكون صمام اتجاهي ثلاثي المواضع بوظيفة الموضع الأوسط "H" أو "K" أو "M" في الموضع الأوسط، يعود خرج الزيت من المضخة مباشرة إلى الخزان. يوضح الشكل أدناه هذا. هذه الطريقة بسيطة نسبيًا، ولكنها غير مناسبة للأنظمة التي تقوم فيها مضخة واحدة بتشغيل مشغلين أو أكثر.

عندما يكون التدفق كبيرًا، يمكن استخدام صمام اتجاهي كهروهيدروليكي، كما هو موضح في الشكل أدناه. يعتمد الصمام الاتجاهي الكهروهيدروليكي المستخدم في الشكل على التحكم الداخلي وإرجاع الزيت الداخلي. لتوفير ضغط زيت التحكم، يُضاف صمام ضغط خلفي بضغط ضبط من 0.3 إلى 0.5 ميجا باسكال إلى دائرة إرجاع الزيت. وهذا يمكن أن يزيد في المقابل من ضغط التفريغ.

(2) دائرة للتفريغ بصمام ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع

كما هو موضح في الشكل أدناه، يضاف صمام ملف لولبي ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع خصيصًا لتفريغ المضخة. يجب أن يتطابق معدل تدفق صمام الملف اللولبي ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع مع معدل تدفق المضخة.

(3) دائرة تفريغ باستخدام صمام تنفيس يعمل بدليل

كما هو موضح في الشكل أدناه، يمكن توصيل منفذ التحكم عن بعد لصمام التنفيس الذي يعمل بشكل تجريبي بالخزان من خلال صمام اتجاهي ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع ثنائي الملف اللولبي. عندما يتم تنشيط الملف اللولبي للصمام ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع، يتم توصيل منفذ التحكم عن بعد لصمام التنفيس بالخزان، وفي هذا الوقت يتم فتح الصمام الرئيسي لصمام التنفيس بالكامل، ويعود كل الزيت الذي يتم تفريغه بواسطة المضخة إلى الخزان، مما يؤدي إلى تفريغ المضخة الهيدروليكية.

في هذه الدائرة، لا يمرر الصمام ثنائي الاتجاه ثنائي الموضع سوى كمية صغيرة من التدفق، لذلك يمكن استخدام مواصفات تدفق صغيرة. في المنتجات، يمكن الجمع بين صمام اتجاهي بملف لولبي صغير المواصفات وصمام تنفيس يعمل بشكل تجريبي معًا، ويسمى هذا الصمام المركب صمام تنفيس الملف اللولبي.

2. دائرة التفريغ التي تحتاج إلى الحفاظ على الضغط للمشغل

(1) صيانة الضغط باستخدام المركم

كما هو موضح في الشكل أدناه، تقوم المضخة الهيدروليكية بتزويد الزيت لكل من النظام والمُراكم. عندما يصل الضغط إلى الضغط المحدد لمرحل الضغط، يرسل مرحل الضغط إشارة، مما يؤدي إلى تنشيط الملف اللولبي للصمام الاتجاهي ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه، وتفريغ المضخة الهيدروليكية، ويحافظ المركم على ضغط النظام. يعتمد وقت الصيانة على تسرب النظام وسعة المركم وفترة عودة مرحل الضغط، إلخ.

(2) دائرة التفريغ التي تحافظ على الضغط باستخدام مضخة متغيرة محدودة الضغط

كما هو موضح في الشكل أدناه. عندما يتحرك المكبس إلى النهاية ويتوقف عن الحركة، يرتفع ضغط المضخة إلى القيمة القصوى. في هذا الوقت، ينخفض إمداد المضخة بالزيت لتعويض التسرب الخاص بها وتسرب الصمام فقط، ويكون إمداد المضخة بالزيت صغيرًا، بينما يظل المشغل محافظًا على ضغط معين بواسطة المضخة، وتكون الطاقة التي تستهلكها المضخة صغيرة جدًا.

من حيث المبدأ، يعمل هذا النوع من طرق التفريغ بشكل مثالي، ولكن المضخة نفسها تحتاج إلى كفاءة أعلى، وإلا فإنه حتى لو كانت المضخة في حالة تفريغ الحمولة، فإن استهلاكها للطاقة لا يزال كبيرًا.