Zrozumienie zaworów przelewowych i redukujących ciśnienie: Kompleksowy przewodnik

I. Zawór przelewowy i zawór regulacji ciśnienia

Główne funkcje zaworu nadmiarowego są dwie: pierwsza to utrzymywanie stałego ciśnienia wylotowego pompy hydraulicznej w układzie regulacji przepustnicy pompy ilościowej oraz przelewanie nadmiaru oleju z pompy hydraulicznej z powrotem do zbiornika. W tym czasie zawór nadmiarowy działa jako zawór bezpieczeństwa; drugim jest działanie jako urządzenie zabezpieczające w systemie.

1. Struktura i zasada działania zaworu nadmiarowego

Zgodnie z różnymi strukturami, zawory nadmiarowe można podzielić na typ bezpośredniego działania i typ sterowany pilotem.

(1) Zawór nadmiarowy bezpośredniego działania

Zawory nadmiarowe bezpośredniego działania można podzielić na zawory kulowe, zawory stożkowe, zawory suwakowe itp. w zależności od kształtu szpuli. Weźmy teraz zawór nadmiarowy bezpośredniego działania Rexroth DBD jako przykład, aby wyjaśnić strukturę i zasadę działania zaworu nadmiarowego bezpośredniego działania. Jego struktura jest następująca.

Poniższe 2 zdjęcia przedstawiają fizyczne obiekty zaworu nadmiarowego.

Ciśnienie otwarcia zaworu nadmiarowego wynosi P

P_k -A=P_R =KX₀ lub P_k =KX₀ /A

Gdy szpula znajduje się w określonej pozycji, równowaga sił szpuli jest zachowana:

P-A=K(X₀ +x)

We wzorze x jest dodatkowym stopniem ściśnięcia sprężyny.

Z powyższego wzoru wynika, że gdy suwak znajduje się w różnych położeniach, ciśnienie przelewu zmienia się. Jednakże, ponieważ dodatkowy stopień ściśnięcia x sprężyny jest stosunkowo niewielki w porównaniu do wstępnego stopnia ściśnięcia X ₀ można uznać, że ciśnienie przelewowe P pozostaje zasadniczo stałe. Jest to zasada działania zaworu nadmiarowego działającego jako ciśnieniowy zawór nadmiarowy.

Zawór nadmiarowy bezpośredniego działania kontroluje ciśnienie przelewowe poprzez bezpośrednie równoważenie siły sprężyny na górnym końcu suwaka z ciśnieniem hydraulicznym na dolnym końcu. Ogólnie rzecz biorąc, zawory bezpośredniego działania są produkowane tylko jako niskociśnieniowe zawory przelewowe o niskim przepływie.

(2) Zawór nadmiarowy sterowany pilotem

Zawór nadmiarowy sterowany pilotem składa się z zaworu głównego i zaworu pilotowego. Zasada konstrukcyjna zaworu pilotowego jest taka sama jak w przypadku zaworu nadmiarowego bezpośredniego działania, ale generalnie przyjmuje stożkową konstrukcję zaworu gniazda. Zawór główny można podzielić na: konstrukcję suwakową (jednostopniową koncentryczną), konstrukcję dwustopniową koncentryczną i konstrukcję trójstopniową koncentryczną. Poniższy rysunek przedstawia schemat zasady działania jednostopniowego koncentrycznego zaworu nadmiarowego.

Przeanalizujmy teraz stan, w którym suwak zaworu głównego znajduje się w określonej pozycji równowagi. Ignorując ciężar suwaka i tarcie, równowaga sił zaworu głównego wynosi:

PA=P ₁ A+F _a =P ₁ A+K(x ₀ +x) lub P=P ₁ +K(x ₀ +x)/A

• P - ciśnienie w dolnej komorze zaworu głównego kontrolowane przez zawór nadmiarowy, tj. ciśnienie wlotowe;
• P ₁ - ciśnienie w górnej komorze suwaka zaworu głównego;
• A - powierzchnia górnego końca suwaka zaworu głównego;
• K - sztywność sprężyny równoważącej suwaka zaworu głównego;
• x ₀ - wartość wstępnego ściśnięcia sprężyny balansowej;
• x - zwiększona kompresja sprężyny balansowej po otwarciu zaworu głównego;
• F _a - Siła sprężyny balansującej na szpuli głównej.

Z powyższego równania wiadomo, że ciśnienie kontrolowane przez zawór nadmiarowy sterowany pilotem składa się z P ₁ i F _a /A. Ze względu na obecność głównej komory zaworu P ₁ . Nawet jeśli kontrolowane ciśnienie P jest wysokie, siła sprężyny równoważącej na głównym zaworze musi być niewielka, o ile może pokonać tarcie w celu zresetowania głównej szpuli.

Poniższy rysunek przedstawia schemat strukturalny dwustopniowego koncentrycznego wysokociśnieniowego zaworu nadmiarowego. Zawór składa się z zaworu pilotowego i zaworu głównego. Powierzchnia prowadząca i stożkowa powierzchnia głównej szpuli dobrze pasują do tulei zaworu, a wymagania dotyczące współosiowości w obu miejscach są wysokie, stąd nazwa dwustopniowy koncentryczny.

Gdy ciśnienie w układzie jest niższe od ustawionej wartości sprężyny regulującej ciśnienie, suwak główny jest dociskany do gniazda zaworu, a porty wlotowy i przelewowy nie są połączone. Gdy ciśnienie w układzie przekracza ustawioną wartość sprężyny regulującej ciśnienie, zawór pilotowy otwiera się, a olej powraca do komory olejowej.

W ten sposób główna suwak podnosi się, łącząc komorę P i komorę 0, umożliwiając przelewanie się oleju ciśnieniowego z komory P do komory 0. Otwór tłumiący tłumi ruch suwaka, aby poprawić stabilność działania zaworu nadmiarowego. Ten typ zaworu charakteryzuje się dobrym uszczelnieniem, wysoką przepustowością oleju, niską stratą ciśnienia i zwartą konstrukcją.

1 - Szpula zaworu głównego
2, 3, 4 - Kryza przepustnicy
5 - Gniazdo zaworu pilotowego
6 - Korpus zaworu pilotowego
7 - Suwak zaworu pilotowego
8 - Sprężyna regulacji ciśnienia
9 - Miękka wiosna
10 - Korpus zaworu

2. Główne działanie zaworu nadmiarowego

(1) Charakterystyka ciśnieniowo-przepływowa

Gdy zmienia się objętość przelewu, odpowiednio zmienia się również stopień otwarcia zaworu, a także zmienia się ciśnienie przelewu. Jest to charakterystyka ciśnieniowo-przepływowa zaworu nadmiarowego. Poniższy rysunek przedstawia dwie pozycje robocze zaworu nadmiarowego bezpośredniego działania. Rysunek a przedstawia stan zamknięty, a rysunek b stan otwarty.

Gdy ciśnienie w układzie Pk jest takie, ciśnienie hydrauliczne równoważy się z napięciem wstępnym sprężyny, a zawór znajduje się w krytycznym stanie otwarcia. W tym momencie równanie równowagi sił suwaka jest następujące:

P_k.πd²/4=KX₀

gdzie

• P _k - Ciśnienie otwarcia;
• d - średnica zaworu szpuli;
• k - sztywność sprężyny;
• X ₀ - górna wartość kompresji sprężyny.

Gdy ciśnienie oleju wzrasta do P, otwarcie zaworu wynosi x, a równanie bilansu sił rdzenia zaworu wynosi: P _k . πd ² /4=K(x ₀ +x)

Odejmując dwa równania otrzymujemy x= (πd ² /4K)(p-p _k )

Przepływ przez port zaworu można obliczyć za pomocą wzoru na przepływ przez cienkościenną kryzę:

Czyli Q=C_q.a.(2/ρ)^1/2p=C_q. πdx(2/ρ)^1/2p

Przekształcenie tych dwóch równań daje: Q=(Cq π²d³/4K)(2/ρ)^1/2(p^3/2-p_k.p^1/2)

Powyższe równanie jest równaniem charakterystyki ciśnieniowo-przepływowej zaworu nadmiarowego, a odpowiadająca mu krzywa charakterystyki jest pokazana na poniższym rysunku.

Z powyższego równania można wyciągnąć następujące wnioski:

1) Różne ciśnienia otwarcia p _k odpowiadają różnym krzywym.

Rozmiar P _k można regulować poprzez zmianę wartości wstępnej kompresji x ₀ wiosny;

2) Gdy ciśnienie otwarcia p _k jest stałe, ciśnienie przelewu wzrasta wraz ze wzrostem objętości przelewu.

Gdy objętość przelewu osiągnie przepływ znamionowy QT zaworu, odpowiednia wartość ciśnienia nazywana jest ciśnieniem pełnego przepływu PT zaworu przelewowego. Z powyższego wzoru wynika, że im mniejsza sztywność sprężyny K, tym bardziej stroma krzywa, tym mniejsza zmiana ciśnienia spowodowana zmianą objętości przelewu i tym lepsza wydajność przy stałym ciśnieniu.

Z drugiej strony, wydajność regulacji ciśnienia jest niska. Odchylenie regulacji ciśnienia (P _k - P _k ) i współczynnik otwarcia P _k /PT są powszechnie stosowane do pomiaru jakości pracy przy stałym ciśnieniu. Im mniejsze odchylenie regulacji ciśnienia, tym lepsza stała wydajność ciśnieniowa zaworu. Co więcej, współczynnik otwarcia jest używany do pomiaru jakości stałego ciśnienia, im wyższa jego wartość, tym lepiej.

Stała wydajność ciśnieniowa zaworów przelewowych różni się w zależności od ich konstrukcji. Krzywe zaworów nadmiarowych bezpośredniego działania i zaworów nadmiarowych sterowanych pilotem przy tym samym ustawionym ciśnieniu są narysowane poniżej w celu porównania. Z rysunku widać, że wydajność stałego ciśnienia zaworów nadmiarowych sterowanych pilotem jest lepsza niż zaworów nadmiarowych bezpośredniego działania.

Powyższa analiza pomija wpływ siły tarcia podczas ruchu suwaka zaworu. Jeśli siła tarcia zostanie uwzględniona, równanie bilansu sił dla suwaka, gdy zawór zamyka się do otwarcia jest następujące:

P'_k. πd²/4=KX₀+F_f

Dlatego

P'_k=4(KX₀+F_f)/ πd²

A gdy zawór przechodzi od otwarcia do zamknięcia, równanie bilansu sił dla suwaka jest następujące

P "k.πd²/4=KX₀-F_f

To znaczy

P "k=4(KX₀-F_f)/πd²

Z powyższych dwóch równań wynika, że ze względu na opór tarcia ciśnienie otwarcia i ciśnienie zamknięcia zaworu przelewowego nie są równe.

Ciśnienie zamykania jest niższe niż ciśnienie otwierania, a krzywa ciśnienie-przepływ podczas procesu otwierania nie pokrywa się z krzywą procesu zamykania, jak pokazano na poniższym rysunku.

Linia przerywana 2 na rysunku przedstawia idealną krzywą bez oporów tarcia. Ze względu na konieczność pokonania oporu tarcia F _f rzeczywista strata ciśnienia musi być większa niż P _k i wzrosnąć do P' _k przed otwarciem zaworu. Gdy przelew wzrasta, ciśnienie rośnie wzdłuż krzywej 1. Gdy przelew wynosi Q _T ciśnienie wynosi P' _T . Podobnie, ciśnienie musi spaść do P" _T aby spadło wzdłuż krzywej 3. Po całkowitym zamknięciu ciśnienie wynosi P" _k .

(2) Stabilność ciśnienia

Istnieją dwa znaczenia stabilności ciśnienia roboczego zaworu nadmiarowego. Jedno z nich odnosi się do wahań wyregulowanego ciśnienia, gdy urządzenie regulacyjne zaworu pozostaje niezmienione. Drugie znaczenie odnosi się do fluktuacji lub oscylacji ciśnienia w układzie podczas pracy zaworu nadmiarowego, co jest związane z pulsacją przepływu źródła pompy oraz dynamiczną charakterystyką zaworu i rurociągu, co stanowi kompleksowy wskaźnik.

(3) Strata ciśnienia

Gdy sprężyna regulująca ciśnienie jest całkowicie rozluźniona, a zawór przepuszcza przepływ znamionowy, różnica między ciśnieniem w komorze wlotowej a ciśnieniem w komorze powrotnej jest stratą ciśnienia zaworu. Jest ona głównie związana z tłumieniem w głównej ścieżce olejowej zaworu, ale podczas testowania straty ciśnienia zaworu nadmiarowego sterowanego pilotem wpływa na nią również siła napięcia wstępnego sprężyny równoważącej.

(4) Ciśnienie rozładowania

W przypadku zaworu nadmiarowego sterowanego pilotem, gdy jego port zdalnego sterowania jest bezpośrednio podłączony do zbiornika oleju, a zawór przepuszcza przepływ znamionowy, różnica między ciśnieniem w komorze wlotowej a ciśnieniem w komorze powrotnej nazywana jest ciśnieniem rozładowania. Jest to oczywiście związane z oporem kanału i siłą napięcia wstępnego sprężyny równoważącej.

3. Zastosowanie zaworów nadmiarowych i obwodów regulacji ciśnienia

(1) Jako zawór nadmiarowy

W przypadku stosowania ilościowej regulacji prędkości przepustnicy pompy, regulacja wielkości otwarcia zaworu dławiącego może regulować przepływ do siłownika, a nadmiar oleju z pompy ilościowej przepływa z powrotem do zbiornika przez zawór przelewowy. Podczas procesu roboczego zawór jest zawsze otwarty, a ciśnienie robocze pompy hydraulicznej jest określane przez ciśnienie regulacji zaworu przelewowego i jest zasadniczo stałe. Patrz rysunek poniżej.

(2) Używany jako zawór bezpieczeństwa

W tym czasie zawór jest normalnie zamknięty. Dopiero gdy ciśnienie w układzie przekroczy ciśnienie regulacji zaworu przelewowego, zawór otwiera się, a olej przepływa z powrotem do zbiornika przez zawór, dzięki czemu ciśnienie w układzie nie wzrasta dalej, zapobiegając w ten sposób przeciążeniu układu i pełniąc funkcję bezpieczeństwa. Patrz rysunek poniżej.

(3) Używany jako zawór zwrotny

Poprzez zainstalowanie zaworu przelewowego na ścieżce powrotnej oleju, regulacja sprężyny dociskowej zaworu przelewowego może regulować wielkość przeciwciśnienia. Patrz rysunek poniżej.

(4) Obwód zdalnej regulacji ciśnienia

Podłączenie portu zdalnego sterowania K zaworu nadmiarowego sterowanego pilotem do wlotu zaworu zdalnej regulacji ciśnienia i wylotu zaworu zdalnej regulacji ciśnienia do zbiornika, tworząc w ten sposób obwód zdalnej regulacji ciśnienia. Patrz rysunek po prawej stronie. Struktura zdalnego zaworu regulacji ciśnienia jest pokazana na lewym rysunku, który jest podobny do zaworu pilotowego w zaworze nadmiarowym. Regulacja sprężyny dociskowej zdalnego zaworu regulacji ciśnienia pozwala uzyskać zdalną regulację ciśnienia.

(5) Dwustopniowy obwód regulacji ciśnienia

Rysunek 7-15 przedstawia przykład dwustopniowego obwodu regulacji ciśnienia. Tłok opada podczas suwu roboczego, a wysokociśnieniowy zawór nadmiarowy 4 ogranicza maksymalne ciśnienie w układzie. Tłok podnosi się podczas suwu niepracującego, a ciśnienie regulacji niskociśnieniowego zaworu nadmiarowego 3 musi jedynie pokonać ciężar własny ruchomych części i opór tarcia. Obwód ten jest powszechnie stosowany w układach hydraulicznych pras.

Rysunek 7-16 to kolejny przykład dwustopniowego obwodu regulacji ciśnienia. Ciśnienie opadania tłoka jest regulowane przez wysokociśnieniowy zawór nadmiarowy 3. Ciśnienie w układzie podczas wznoszenia tłoka jest regulowane przez zdalny zawór regulacji ciśnienia 5.

II. Zawór redukcyjny i obwód redukcji ciśnienia

1. Struktura i zasada działania zaworu redukującego ciśnienie

Zawór redukcyjny to rodzaj zaworu regulacji ciśnienia, który wykorzystuje zasadę spadku ciśnienia generowanego przez przepływ płynu przez szczelinę, aby ciśnienie wylotowe było niższe niż ciśnienie wlotowe. Zawory redukcyjne można podzielić na trzy typy: zawory redukcyjne o stałym ciśnieniu, zawory redukcyjne o stałym przełożeniu i zawory redukcyjne o stałej różnicy. Wśród nich najczęściej stosowany jest zawór redukcyjny o stałym ciśnieniu, powszechnie nazywany zaworem redukcyjnym.

Zawory redukcyjne dzielą się również na zawory bezpośredniego działania i zawory sterowane pilotem. Poniższy rysunek przedstawia zasadę działania zaworu redukcyjnego sterowanego pilotem. Jest on podzielony na dwie części, z zaworem pilotowym regulującym ciśnienie i zaworem głównym redukującym ciśnienie. Olej hydrauliczny wpływa od strony wlotu i wypływa od strony wylotu. Ciśnienie na wylocie jest niższe niż na wlocie.

Równanie bilansu sił na suwaku zaworu głównego to:

P₂.A=P₃A+F_a=P₃A+K(x₀+x)

Mianowicie

P₂=P₃+K(x₀+x)/A

gdzie

• A - Obszar siły suwaka zaworu głównego;
• P0 - Ciśnienie w górnej komorze suwaka zaworu głównego, które pozostaje zasadniczo stałe po ustawieniu sprężyny regulacyjnej;
• x0 - Wielkość wstępnego ściśnięcia sprężyny głównego zaworu;
• x - Zwiększona kompresja sprężyny po podniesieniu się głównego zaworu;
• K - Sztywność sprężyny zaworu głównego.

Ponieważ sprężyna zaworu głównego musi jedynie pokonać siłę tarcia związaną z ruchem suwaka, napięcie wstępne sprężyny jest niewielkie, a jej sztywność jest również niewielka. Podczas projektowania, x ₀ >>x, więc powyższe równanie można w przybliżeniu wyrazić jako:

P ₂ =P ₃ +KX ₀ /A= stała

Poniższy rysunek przedstawia strukturę i symbole graficzne jednostopniowego koncentrycznego zaworu redukcyjnego. W porównaniu z jednostopniowym koncentrycznym zaworem nadmiarowym, struktura jest bardzo podobna, ale istnieją oczywiste różnice w kształcie suwaka zaworu i połączeniu portów olejowych.

Różnice są następujące:

• W stanie pierwotnym wlot i wylot oleju zaworu nadmiarowego są całkowicie odłączone, natomiast wlot i wylot oleju zaworu redukcyjnego są otwarte;
• Pozycje wlotu i wylotu oleju są dokładnie przeciwne;
• Zawór nadmiarowy wykorzystuje ciśnienie wlotowe do sterowania ruchem suwaka, utrzymując stałe ciśnienie wlotowe, podczas gdy zawór redukcyjny wykorzystuje ciśnienie wylotowe do sterowania ruchem suwaka, utrzymując stałe ciśnienie wylotowe;
• Wewnętrzny kanał komory sprężyny regulacji ciśnienia zaworu nadmiarowego prowadzi do wylotu oleju, podczas gdy olej w komorze sprężyny regulacji ciśnienia zaworu redukcyjnego jest oddzielnie podłączony do zbiornika oleju.

Poniższy rysunek przedstawia budowę wysokociśnieniowego zaworu redukcyjnego. Jego zasada działania jest zasadniczo taka sama jak w przypadku jednostopniowego koncentrycznego zaworu redukcyjnego.

2. Obwód redukcji ciśnienia

Obwody redukcji ciśnienia są często potrzebne w systemach mocowania, systemach sterowania i systemach smarowania. Rysunek przedstawia typowy obwód redukcji ciśnienia. Maksymalne ciśnienie oleju odprowadzanego przez pompę hydrauliczną jest regulowane przez zawór nadmiarowy zgodnie z potrzebami głównego systemu.

Gdy siłownik hydrauliczny A wymaga ciśnienia niższego niż ciśnienie zasilania pompy, w obwodzie oleju można szeregowo podłączyć zawór redukcyjny. Zawór redukcyjny może utrzymywać stałe ciśnienie po redukcji, ale powinno ono być co najmniej 0,5 MPa niższe niż ciśnienie ustawione przez zawór nadmiarowy. W przypadku konieczności regulacji prędkości siłownika, na wylocie zaworu redukcyjnego należy zainstalować element dławiący.

Poniższy rysunek przedstawia dwustopniowy obwód regulacji ciśnienia, w którym port zdalnego sterowania zaworu redukcyjnego jest podłączony do zdalnej regulacji ciśnienia za pomocą dwupozycyjnego dwudrożnego zaworu elektromagnetycznego w celu uzyskania dwóch rodzajów zadanego ciśnienia.

W przedstawionym obwodzie sterowania olej sterujący z hydraulicznej pompy sterującej 2 wchodzi do zaworu sterującego pilotem 3 typu redukującego ciśnienie, a następnie poprzez uruchomienie dźwigni zaworu można przełączyć hydrauliczny zawór kierunkowy 4 w obwodzie głównym, umożliwiając w ten sposób działanie zaworu hydraulicznego.

Obejmuje on grupę zaworów pilotowych z dwoma małymi zaworami obsługiwanymi za pomocą uchwytu. Uchwyt może obracać się wokół zawiasu kulowego w celu przyłożenia siły roboczej do dowolnego z małych zaworów. Ponieważ każdy mały zawór steruje działaniem jednokierunkowym, ten typ zaworu może sterować przełączaniem w lewo i w prawo między głównymi obwodami kierunkowymi obwodu głównego.

Rysunek przedstawia strukturę zaworu redukcyjnego ciśnienia typu pilotowego zaworu sterującego. Po naciśnięciu dźwigni popychacz 9, sprężyna regulująca ciśnienie 10 i rdzeń zaworu 13 przesuwają się w dół. Po przemieszczeniu się na pewną odległość, otwór w rdzeniu zaworu 13 jest skierowany w stronę portu P, umożliwiając zmniejszenie wydatku oleju hydraulicznego z hydraulicznej pompy sterującej do P _A a następnie przepływa przez port A do hydraulicznej powierzchni sterującej zaworu kierunkowego, popychając główny zawór kierunkowy do pracy, uzyskując w ten sposób kontrolę prędkości i sterowanie obrotami silnika hydraulicznego.

1. Powrót wiosny
2. Szpula zaworu
3. Podłącz do portu oleju pompy sterującej P
4. Podłącz do portu zbiornika
5. Sprężyna regulacji ciśnienia
6. Gramofon
7. Obrotowy
8. Uchwyt sterujący
9. Orzech
10. Śruba regulacyjna

III. Zawór sekwencyjny

Zawór sekwencyjny to zawór ciśnieniowy, który może automatycznie łączyć lub rozłączać określony obieg oleju pod określonym ciśnieniem sterującym.

Zgodnie z różnymi metodami sterowania, można je podzielić na dwa typy: jeden to sterowany wewnętrznie zawór sekwencyjny, który bezpośrednio wykorzystuje ciśnienie na wlocie zaworu do sterowania otwieraniem i zamykaniem zaworu, zwany po prostu zaworem sekwencyjnym; drugi to sterowany zewnętrznie zawór sekwencyjny, który jest sterowany ciśnieniem zewnętrznym niezależnym od wlotu zaworu, zwany również zaworem sekwencyjnym. Zgodnie z różnymi strukturami, można je podzielić na zawory sekwencyjne bezpośredniego działania i zawory sekwencyjne sterowane pilotem.

1. Struktura i zasada działania zaworu sekwencyjnego

Jak pokazano na poniższym rysunku, kolejne dwa rysunki dotyczą odpowiednio zaworu sekwencyjnego bezpośredniego działania i zaworu sekwencyjnego sterowanego pilotem. Na rysunku widać, że są one bardzo podobne do zaworów nadmiarowych. Główna różnica polega na tym, że wylot zaworu nadmiarowego jest podłączony do zbiornika oleju, podczas gdy wylot zaworu sekwencyjnego jest podłączony do innych obwodów olejowych systemu. Dlatego też jego port spustowy oleju musi być oddzielnie podłączony do zbiornika oleju. Ponadto zawór sekwencyjny ma dobre właściwości uszczelniające, więc długość uszczelnienia olejowego między suwakiem a korpusem zaworu jest dłuższa.

Poniższy rysunek przedstawia schemat strukturalny i symbol graficzny sekwencyjnego zaworu zwrotnego. Składa się on z zaworu sekwencyjnego i równoległego zaworu zwrotnego.

Gdy olej wpływa z portu P ₁ zawór zwrotny jest zamknięty; gdy ciśnienie wlotowe przekroczy ustawioną wartość sprężyny naciskowej, zawór sekwencyjny otwiera się, a olej wypływa z P ₂ . Gdy olej wpływa z portu P ₂ olej wypływa z portu P ₁ przez zawór zwrotny.

Poniższy rysunek przedstawia strukturę hydraulicznie sterowanego zaworu sekwencyjnego, który różni się od zaworu sekwencyjnego głównie tym, że suwak jest stały, a olej pod ciśnieniem wpływający z portu P ₁ nie może dostać się do dolnej części zaworu suwakowego. Olej pod ciśnieniem sterującym w dolnej części zaworu suwakowego jest wprowadzany z portu sterującego K.

Gdy ciśnienie oleju sterującego przekroczy ustawione ciśnienie sprężyny, port zaworu otwiera się, łącząc port P ₁ i P ₂ . Otwieranie i zamykanie portu zaworu jest niezależne od ciśnienia wlotowego głównego obwodu olejowego zaworu, ale jest określane przez poziom ciśnienia oleju sterującego wprowadzanego z portu sterującego K.

2. Zastosowanie zaworu sekwencyjnego

(1) Służy do uruchamiania dwóch lub więcej siłowników w określonej kolejności.

Poniższy rysunek przedstawia obwód pozycjonowania i mocowania, który wymaga najpierw pozycjonowania, a następnie mocowania. Jak pokazano na rysunku, pompa hydrauliczna dostarcza olej, jedną drogą do głównego systemu, a drugą drogą przez zawór redukcyjny ciśnienia, zawór zwrotny i zawór kierunkowy do górnej komory cylindra pozycjonującego, popychając tłok w dół w celu pozycjonowania. Po pozycjonowaniu tłok cylindra przestaje się poruszać, zawór sekwencyjny otwiera się, a olej pod ciśnieniem dostaje się do górnej komory siłownika hydraulicznego zaciskającego, popychając tłok w dół w celu zaciśnięcia.

(2) Używany jako zawór zwrotny

(3) Jednokierunkowy zawór sekwencyjny może być używany jako zawór równoważący, aby zapobiec zsuwaniu się pionowych ruchomych części pod wpływem własnego ciężaru, gdy pompa nie pracuje.

(4) Zawór sekwencyjny sterowany pilotem może być używany jako zawór nadmiarowy.

(5) Aby zapewnić minimalne ciśnienie w obiegu oleju, jak pokazano na rysunku, tłok siłownika hydraulicznego I zaczyna się podnosić i dopiero gdy ciśnienie przekroczy ustawione ciśnienie zaworu sekwencyjnego A, siłownik hydrauliczny II zacznie działać; w ten sposób, gdy siłownik hydrauliczny II zacznie działać, tłok siłownika hydraulicznego I nie opadnie z powodu niskiego ciśnienia i własnego ciężaru.

IV. Przekaźnik ciśnieniowy

Przekaźnik ciśnienia to urządzenie konwertujące sygnały ciśnienia w układzie hydraulicznym na sygnały elektryczne. Jego funkcją jest automatyczne podłączanie lub odłączanie powiązanych obwodów w zależności od zmian ciśnienia w układzie hydraulicznym, poprzez mikroprzełącznik wewnątrz przekaźnika ciśnieniowego, w celu uzyskania sekwencyjnych działań lub ochrony bezpieczeństwa itp.

1. Struktura i zasada działania przekaźnika ciśnieniowego

Poniższy rysunek przedstawia budowę membranowego przekaźnika ciśnieniowego. Jego zasada działania polega na sterowaniu portem olejowym K w celu podłączenia do obwodu hydraulicznego, w którym wymagany jest sygnał hydrauliczny, a następnie olej pod ciśnieniem powoduje podniesienie tłoka 3, powodując, że gniazda sprężynowe po obu stronach dotykają zewnętrznego ramienia tulei; w tym samym czasie stalowa kula porusza się poziomo, powodując obrót dźwigni wokół osi, drugi koniec dźwigni naciska styk mikroprzełącznika, wysyłając sygnał elektryczny.

1. Dźwignia
2. Film
3. Tłok
4. Stalowa kula
5. Wiosna
6. Stalowa kula
7. Śruba
8. Stalowa kula
9. Siedzisko sprężynowe
10. Wiosna
11. Śruba
12. Fulcrum
13. Śruba
14. Mikroprzełącznik
15. Spryskiwacz

2. Przykłady zastosowania przekaźnika ciśnieniowego

Przekaźnik ciśnienia jest zainstalowany pomiędzy zaworem przepustnicy a siłownikiem hydraulicznym, jak pokazano na lewym rysunku. Zainstalowany w ścieżce powrotnej oleju, znajdującej się między siłownikiem hydraulicznym a przepustnicą, jak pokazano na prawym rysunku, zwany wysyłaniem sygnału zerowego ciśnienia.

V. Obwód równowagi

Aby zapobiec zsuwaniu się pionowego siłownika hydraulicznego i połączonych z nim części roboczych z powodu ich własnego ciężaru, często stosuje się obwód równoważący.

1. Obwód równoważący z sekwencyjnym zaworem zwrotnym

Poniższy rysunek przedstawia obwód równoważący składający się z sekwencyjnych zaworów zwrotnych. Ustawione ciśnienie sekwencyjnego zaworu zwrotnego należy wyregulować, aby zrównoważyć ciężar ruchomych części.

Stres teoretyczny

P=W/A

gdzie

• P - Ustawione ciśnienie zaworu sekwencyjnego;
• W - całkowita waga ruchomych części;
• A - efektywna powierzchnia komory powrotnej oleju siłownika hydraulicznego.

Ze względu na obecność zaworu sekwencyjnego, ruchome części nie przesuwają się w dół pod wpływem własnego ciężaru. Tłok porusza się w dół tylko wtedy, gdy cewka 1DT jest zasilana, powodując, że ciśnienie hydrauliczne w dolnej komorze cylindra przekracza ustawione ciśnienie zaworu sekwencyjnego.

Jak pokazano na poniższym rysunku, dodajemy hydraulicznie sterowany zawór zwrotny między sekwencyjnym zaworem zwrotnym a siłownikiem hydraulicznym. Ponieważ hydraulicznie sterowany zawór zwrotny ma dobre uszczelnienie, gdy jest zamknięty, może zapobiec powolnemu przesuwaniu się ruchomych części w dół z powodu wycieku z zaworu sekwencyjnego, gdy trójpozycyjny czterodrożny elektromagnetyczny zawór kierunkowy jest w stanie zatrzymania siłownika.

2. Obwód równoważący z hydraulicznie sterowanym zaworem sekwencyjnym

Poniższy rysunek przedstawia obwód podnoszenia z wykorzystaniem hydraulicznego zaworu sekwencyjnego. Obwód ten jest odpowiedni w sytuacjach, w których zmienia się ciężar wagi. Gdy zawór kierunkowy zostanie przełączony do właściwej pozycji, siłownik hydrauliczny podniesie ciężar.

Po przełączeniu zaworu kierunkowego w lewe położenie tłok porusza się w dół, aby opuścić obciążnik. Przełączenie zaworu kierunkowego do pozycji środkowej zatrzymuje ruch tłoka. Cechą charakterystyczną tego obwodu jest to, że otwieranie i zamykanie hydraulicznego zaworu sekwencyjnego zależy od ciśnienia oleju w porcie sterującym, niezależnie od wielkości obciążenia.

Obwód równoważący na powyższym rysunku jest jednak niedoskonały. Gdy olej pod ciśnieniem otworzy hydrauliczny zawór sekwencyjny i tłok zacznie poruszać się w dół, ciśnienie w górnej komorze siłownika hydraulicznego gwałtownie spadnie, co może spowodować zamknięcie hydraulicznego zaworu sekwencyjnego i zatrzymanie ruchu tłoka.

Następnie, wraz ze wzrostem ciśnienia, hydrauliczny zawór sekwencyjny otwiera się ponownie, a tłok zaczyna się poruszać. W związku z tym tłok nadal opada, powodując tak zwane zjawisko "kiwania". Aby rozwiązać ten problem, w obwodzie oleju sterującego można zainstalować zawór dławiący, który spowalnia otwieranie i zamykanie hydraulicznego zaworu sekwencyjnego. Pokazuje to poniższy rysunek.

VI. Obwód rozładowania

W cyklu roboczym maszyn budowlanych, aby utrzymać dużą siłę, wystąpią straty mocy i nagrzewanie oleju. Aby zmniejszyć straty, pompa powinna pracować w warunkach bez obciążenia, co nazywa się rozładowaniem.

W rzeczywistych systemach istnieją dwie metody rozładowywania: jedna polega na skierowaniu wyjścia pompy z powrotem do zbiornika, przy czym pompa pracuje przy zerowym ciśnieniu, co nazywane jest rozładowywaniem przepływowym; druga polega na utrzymaniu przepływu pompy na poziomie zerowym przy jednoczesnym utrzymaniu pierwotnego ciśnienia, co również nazywane jest rozładowywaniem przepływowym. Poniżej przedstawiono kilka typowych obwodów odciążających.

1. Obwód rozładowania, w którym siłownik nie musi utrzymywać ciśnienia

(1) Obwód rozładowczy wykorzystujący trójpozycyjny zawór kierunkowy

Gdy trójpozycyjny zawór kierunkowy z funkcją położenia środkowego "H", "K" lub "M" znajduje się w położeniu środkowym, olej wydostający się z pompy wraca bezpośrednio do zbiornika. Pokazuje to poniższy rysunek. Metoda ta jest stosunkowo prosta, ale nie nadaje się do systemów, w których jedna pompa napędza dwa lub więcej siłowników.

Gdy przepływ jest duży, można zastosować elektrohydrauliczny zawór kierunkowy, jak pokazano na poniższym rysunku. Elektrohydrauliczny zawór kierunkowy zastosowany na rysunku wykorzystuje wewnętrzne sterowanie i wewnętrzny powrót oleju. Aby zapewnić kontrolne ciśnienie oleju, do obwodu powrotu oleju dodawany jest zawór przeciwciśnieniowy o ciśnieniu regulacji od 0,3 do 0,5 MPa. Może to odpowiednio zwiększyć ciśnienie rozładowania.

(2) Obwód do rozładunku z dwupozycyjnym zaworem dwudrogowym

Jak pokazano na poniższym rysunku, dwupozycyjny dwudrożny zawór elektromagnetyczny jest specjalnie dodawany w celu odciążenia pompy. Natężenie przepływu dwupozycyjnego dwudrożnego zaworu elektromagnetycznego musi odpowiadać natężeniu przepływu pompy.

(3) Obwód rozładowczy wykorzystujący zawór nadmiarowy sterowany pilotem

Jak pokazano na poniższym rysunku, port zdalnego sterowania zaworu nadmiarowego sterowanego pilotem można podłączyć do zbiornika za pomocą dwupozycyjnego dwudrożnego elektromagnetycznego zaworu kierunkowego. Gdy cewka dwupozycyjnego zaworu dwukierunkowego jest zasilana, port zdalnego sterowania zaworu nadmiarowego jest podłączony do zbiornika, w tym czasie główny zawór zaworu nadmiarowego jest całkowicie otwarty, a cały olej odprowadzany przez pompę wraca do zbiornika, rozładowując pompę hydrauliczną.

W tym obwodzie dwupozycyjny zawór dwudrogowy przepuszcza tylko niewielką ilość przepływu, więc można zastosować małą specyfikację przepływu. W produktach można połączyć ze sobą elektromagnetyczny zawór kierunkowy o małej specyfikacji i zawór nadmiarowy sterowany pilotem, taki zawór kombinowany nazywany jest elektromagnetycznym zaworem nadmiarowym.

2. Obwód rozładowujący, który musi utrzymywać ciśnienie dla siłownika

(1) Utrzymanie ciśnienia przy użyciu akumulatora

Jak pokazano na poniższym rysunku, pompa hydrauliczna dostarcza olej zarówno do układu, jak i do akumulatora. Gdy ciśnienie osiągnie wartość ustawionego ciśnienia przekaźnika ciśnieniowego, przekaźnik ciśnieniowy wysyła sygnał, zasilając cewkę dwupozycyjnego dwudrożnego elektromagnetycznego zaworu kierunkowego, rozładowując pompę hydrauliczną, a akumulator utrzymuje ciśnienie w układzie. Czas konserwacji zależy od szczelności systemu, pojemności akumulatora, czasu powrotu przekaźnika ciśnieniowego itp.

(2) Obwód rozładowczy utrzymujący ciśnienie za pomocą pompy o zmiennym ciśnieniu z ograniczeniem ciśnienia

Jak pokazano na rysunku poniżej. Gdy tłok przesunie się do końca i przestanie się poruszać, ciśnienie pompy wzrośnie do wartości maksymalnej. W tym czasie dopływ oleju do pompy jest zmniejszony, aby skompensować tylko własny wyciek i wyciek z zaworu, dopływ oleju do pompy jest niewielki, podczas gdy siłownik jest nadal utrzymywany pod pewnym ciśnieniem przez pompę, a moc pobierana przez pompę jest bardzo mała.

Zasadniczo tego typu metoda rozładunku działa idealnie, ale sama pompa musi mieć wyższą wydajność, w przeciwnym razie, nawet jeśli pompa jest w stanie rozładowanym, jej zużycie energii jest nadal znaczne.