Entendendo as válvulas de transbordamento e de redução de pressão: Um guia abrangente

I. Válvula de transbordamento e válvula reguladora de pressão

As principais funções da válvula de alívio são duas: uma é manter uma pressão de saída constante da bomba hidráulica no sistema de ajuste do acelerador da bomba quantitativa e transbordar o excesso de óleo da bomba hidráulica de volta para o tanque. Nesse momento, a válvula de alívio atua como uma válvula de alívio de pressão; a segunda é atuar como um dispositivo de segurança no sistema.

1. A estrutura e o princípio de funcionamento da válvula de alívio

De acordo com as diferentes estruturas, as válvulas de alívio podem ser divididas em tipo de ação direta e tipo operado por piloto.

(1) Válvula de alívio de ação direta

As válvulas de alívio de ação direta podem ser divididas em tipo de válvula esférica, tipo de válvula cônica, tipo de válvula deslizante, etc., de acordo com a forma de seus carretéis. Agora, tome a válvula de alívio de ação direta DBD da Rexroth como exemplo para explicar a estrutura e o princípio de funcionamento da válvula de alívio de ação direta. Sua estrutura é a seguinte.

As duas imagens a seguir são os objetos físicos da válvula de alívio.

A pressão de abertura da válvula de alívio é P

P_k -A=P_R =KX₀ , ou P_k =KX₀ /A

Quando o carretel está em uma determinada posição, o equilíbrio de força do carretel é:

P-A=K(X₀ +x)

Na fórmula, x é a quantidade de compressão adicional da mola.

A fórmula acima mostra que, quando o carretel está em posições diferentes, a pressão de transbordamento muda. Entretanto, como a quantidade de compressão adicional x da mola é relativamente pequena em comparação com a quantidade de pré-compressão X ₀ Se a pressão de transbordamento P for menor do que a pressão de transbordamento, pode-se considerar que a pressão de transbordamento P permanece essencialmente constante. Esse é o princípio de funcionamento da válvula de alívio que atua como uma válvula de alívio de pressão.

A válvula de alívio de ação direta controla a pressão de transbordamento equilibrando diretamente a força da mola na extremidade superior do carretel com a pressão hidráulica na extremidade inferior. Geralmente, as válvulas de ação direta são fabricadas apenas como válvulas de transbordamento de baixa pressão e baixo fluxo.

(2) Válvula de alívio operada por piloto

A válvula de alívio operada por piloto consiste em uma válvula principal e uma válvula piloto. O princípio estrutural da válvula piloto é o mesmo da válvula de alívio de ação direta, mas geralmente adota uma estrutura de válvula de sede cônica. A válvula principal pode ser dividida em: estrutura do tipo carretel (concêntrica de estágio único), estrutura concêntrica de dois estágios e estrutura concêntrica de três estágios. A figura abaixo mostra o diagrama do princípio de funcionamento de uma válvula de alívio concêntrica de estágio único.

Agora vamos estudar o estado em que o carretel da válvula principal está em uma determinada posição de equilíbrio. Ignorando o peso do carretel e o atrito, o equilíbrio de forças da válvula principal é:

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

• P - a pressão na câmara inferior da válvula principal controlada pela válvula de alívio, ou seja, a pressão de entrada;
• P ₁ - a pressão na câmara superior do carretel da válvula principal;
• A - a área de superfície da extremidade superior do carretel da válvula principal;
• K - a rigidez da mola de equilíbrio do carretel da válvula principal;
• x ₀ - a quantidade de pré-compressão da mola de equilíbrio;
• x - o aumento da quantidade de compressão da mola de equilíbrio após a abertura da válvula principal;
• F _a - A força da mola de equilíbrio no carretel principal.

A partir da equação acima, sabe-se que a pressão controlada pela válvula de alívio operada por piloto consiste em P ₁ e F _a /A. Devido à presença da câmara da válvula principal P ₁ . Mesmo que a pressão controlada P seja alta, a força da mola de equilíbrio na válvula principal só precisa ser pequena, desde que possa superar o atrito para reiniciar o carretel principal.

A figura abaixo mostra o diagrama do princípio estrutural de uma válvula de alívio de alta pressão concêntrica de dois estágios. A válvula consiste em uma válvula piloto e uma válvula principal. A superfície de guia e a superfície cônica de seu carretel principal se encaixam bem na luva da válvula, e os requisitos de concentricidade em ambos os locais são altos, daí o nome concêntrica de dois estágios.

Quando a pressão do sistema está abaixo do valor definido da mola reguladora de pressão, o carretel principal é pressionado para baixo na sede da válvula, e as portas de entrada e de transbordamento não são conectadas. Quando a pressão do sistema excede o valor de ajuste da mola reguladora de pressão, a válvula piloto se abre e o óleo retorna à câmara de óleo.

Dessa forma, o carretel principal é levantado, conectando a câmara P e a câmara 0, permitindo que o óleo sob pressão transborde da câmara P para a câmara 0. O orifício de amortecimento amortece o movimento do carretel para melhorar a estabilidade da operação da válvula de alívio. Esse tipo de válvula tem boa vedação, alta capacidade de passagem de óleo, baixa perda de pressão e estrutura compacta.

1 - Carretel da válvula principal
2, 3, 4 - Orifício do acelerador
5 - Sede da válvula piloto
6 - Corpo da válvula piloto
7 - Carretel da válvula piloto
8 - Mola de ajuste de pressão
9 - Soft Spring
10 - Corpo da válvula

2. Desempenho principal da válvula de alívio

(1) Características de pressão-fluxo

Quando o volume de transbordamento muda, o grau de abertura da válvula também muda de acordo, e a pressão de transbordamento também muda. Essa é a característica de pressão-fluxo da válvula de alívio. A figura abaixo mostra duas posições de trabalho de uma válvula de alívio de ação direta. A figura a é o estado fechado, e a figura b é o estado aberto.

Quando a pressão do sistema Pk é tal, a pressão hidráulica se equilibra com a pré-carga da mola, e a válvula está em um estado crítico de abertura. Nesse momento, a equação de equilíbrio de forças do carretel é:

P_k.πd²/4=KX₀

onde

• P _k - Pressão de abertura;
• d - diâmetro da válvula do carretel;
• k - rigidez da mola;
• X ₀ - valor de compressão superior da mola.

Quando a pressão do óleo aumenta para P, a abertura da válvula é x, e a equação de equilíbrio de forças do núcleo da válvula é P _k . πd ² /4=K(x ₀ +x)

A subtração das duas equações resulta em x= (πd ² /4K)(p-p _k )

O fluxo através da porta da válvula pode ser calculado usando a fórmula de fluxo do orifício de parede fina:

Ou seja, Q=C_q.a.(2/ρ)^1/2p=C_q. πdx(2/ρ)^1/2p

O rearranjo das duas equações resulta em: Q=(Cq π²d³/4K)(2/ρ)^1/2(p^3/2-p_k.p^1/2)

A equação acima é a equação característica de pressão-fluxo da válvula de alívio, e a curva característica correspondente é mostrada na figura abaixo.

As seguintes conclusões podem ser tiradas da equação acima:

1) Diferentes pressões de abertura p _k correspondem a curvas diferentes.

O tamanho de P _k pode ser ajustado alterando a quantidade de pré-compressão x ₀ da mola;

2) Quando a pressão de abertura p _k é constante, a pressão de transbordamento aumenta com o aumento do volume de transbordamento.

Quando o volume de transbordamento atinge o fluxo nominal QT da válvula, o valor de pressão correspondente é chamado de pressão de transbordamento de fluxo total PT da válvula de transbordamento. A fórmula acima mostra que quanto menor for a rigidez da mola K, mais íngreme será a curva, menor será a alteração de pressão causada pela alteração do volume de transbordamento e melhor será o desempenho da pressão constante.

Por outro lado, o desempenho da regulagem de pressão é ruim. O desvio da regulagem de pressão (P _k - P _k ) e a taxa de abertura P _k /PT são comumente usados para medir a qualidade do desempenho da pressão constante. Quanto menor for o desvio da regulagem de pressão, melhor será o desempenho da pressão constante da válvula. Além disso, a taxa de abertura é usada para medir a qualidade do desempenho de pressão constante e, quanto maior o valor, melhor.

O desempenho de pressão constante das válvulas de descarga varia de acordo com sua estrutura. As curvas das válvulas de alívio de ação direta e operadas por piloto com a mesma pressão de ajuste são desenhadas abaixo para comparação. Pode-se observar na figura que o desempenho da pressão constante das válvulas de alívio operadas por piloto é melhor do que o das válvulas de alívio de ação direta.

A análise acima ignora o impacto da força de atrito quando o carretel da válvula se move. Se a força de atrito for considerada, a equação de equilíbrio de forças para o carretel quando a válvula se fecha para abrir é

P'_k. πd²/4=KX₀+F_f

Portanto

P'_k=4(KX₀+F_f)/ πd²

E quando a válvula passa de aberta para fechada, a equação de equilíbrio de forças para o carretel é

P "k.πd²/4=KX₀-F_f

Isso é

P "k=4(KX₀-F_f)/πd²

A partir das duas equações acima, é possível observar que, devido à presença de resistência por atrito, a pressão de abertura e a pressão de fechamento da válvula de transbordamento não são iguais.

A pressão de fechamento é menor do que a pressão de abertura, e a curva de pressão-fluxo durante o processo de abertura não coincide com a do processo de fechamento, conforme mostrado na figura abaixo.

A linha tracejada 2 na figura representa a curva ideal sem resistência ao atrito. Devido à necessidade de superar a resistência de atrito F _f a perda de pressão real deve ser maior que P _k e subir para P' _k antes da abertura da válvula. Quando o excesso de vazão aumenta, a pressão aumenta ao longo da curva 1. Quando o excesso de fluxo é Q _T , a pressão é P' _T . Da mesma forma, a pressão deve diminuir para P" _T para que ela caia ao longo da curva 3. Quando totalmente fechada, a pressão é P" _k .

(2) Estabilidade da pressão

Há dois significados para a estabilidade da pressão de trabalho de uma válvula de alívio. Um deles se refere à variação da pressão ajustada quando o dispositivo de ajuste da válvula permanece inalterado. O outro significado refere-se à flutuação ou oscilação da pressão do sistema quando a válvula de alívio está funcionando, o que está relacionado à pulsação do fluxo da fonte da bomba e às características dinâmicas da válvula e da tubulação, representando um indicador abrangente.

(3) Perda de pressão

Quando a mola reguladora de pressão está totalmente relaxada e a válvula passa pelo fluxo nominal, a diferença entre a pressão da câmara de entrada e a pressão da câmara de retorno é a perda de pressão da válvula. Ela está relacionada principalmente ao amortecimento no caminho principal do óleo da válvula, mas ao testar a perda de pressão da válvula de alívio operada por piloto, ela também é afetada pela força de pré-carga da mola de equilíbrio.

(4) Pressão de descarga

Para a válvula de alívio operada por piloto, quando sua porta de controle remoto está diretamente conectada ao tanque de óleo e a válvula passa pelo fluxo nominal, a diferença entre a pressão da câmara de entrada e a pressão da câmara de retorno é chamada de pressão de descarga. Obviamente, ela está relacionada à resistência do canal e à força de pré-carga da mola de equilíbrio.

3. Aplicação de válvulas de alívio e circuitos de regulagem de pressão

(1) Como uma válvula de alívio

No uso da regulagem da velocidade do acelerador da bomba quantitativa, o ajuste do tamanho da abertura da válvula do acelerador pode regular o fluxo para o atuador, e o excesso de óleo da bomba quantitativa flui de volta para o tanque por meio da válvula de transbordamento. Durante o processo de trabalho, a válvula está sempre aberta, e a pressão de trabalho da bomba hidráulica é determinada pela pressão de ajuste da válvula de descarga e é basicamente constante. Veja a figura abaixo.

(2) Usado como uma válvula de segurança

Nesse momento, a válvula está normalmente fechada. Somente quando a pressão do sistema excede a pressão de ajuste da válvula de transbordamento, a válvula se abre e o óleo flui de volta para o tanque através da válvula, de modo que a pressão do sistema não aumenta mais, evitando assim a sobrecarga do sistema e servindo como uma função de segurança. Veja a figura abaixo.

(3) Usado como uma válvula de contrapressão

Ao instalar a válvula de transbordamento no caminho do óleo de retorno, o ajuste da mola de pressão da válvula de transbordamento pode regular o tamanho da contrapressão. Veja a figura abaixo.

(4) Circuito remoto de ajuste de pressão

Conectar a porta de controle remoto K da válvula de alívio operada por piloto à entrada da válvula de ajuste de pressão remota e a saída da válvula de ajuste de pressão remota ao tanque, formando assim um circuito de ajuste de pressão remoto. Veja a figura à direita. A estrutura da válvula de ajuste de pressão remota é mostrada na figura à esquerda, que é semelhante à da válvula piloto na válvula de alívio. O ajuste da mola de pressão da válvula de ajuste de pressão remota pode permitir o ajuste remoto da pressão.

(5) Circuito de ajuste de pressão de dois estágios

A Figura 7-15 é um exemplo de um circuito de ajuste de pressão de dois estágios. O pistão desce para o curso de trabalho, e a válvula de alívio de alta pressão 4 limita a pressão máxima do sistema. O pistão sobe para o curso de não trabalho, e a pressão de ajuste da válvula de alívio de baixa pressão 3 só precisa superar o peso próprio das peças móveis e a resistência ao atrito. Esse circuito é comumente usado no sistema hidráulico de prensas.

A Figura 7-16 é outro exemplo de um circuito de ajuste de pressão de dois estágios. A pressão de descida do pistão é ajustada pela válvula de alívio de alta pressão 3. A pressão do sistema durante a subida do pistão é ajustada pela válvula de ajuste de pressão remota 5.

II. Válvula redutora de pressão e circuito redutor de pressão

1. Estrutura e princípio de funcionamento da válvula redutora de pressão

Uma válvula redutora de pressão é um tipo de válvula de controle de pressão que usa o princípio da queda de pressão gerada pelo fluxo de fluido através de uma abertura para tornar a pressão de saída menor do que a pressão de entrada. As válvulas redutoras de pressão podem ser divididas em três tipos: válvulas redutoras de pressão constante, válvulas redutoras de proporção constante e válvulas redutoras de diferença constante. Entre elas, a válvula redutora de pressão constante é a mais usada, comumente chamada de válvula redutora de pressão.

As válvulas redutoras de pressão também são divididas em tipos de ação direta e operadas por piloto. A figura abaixo mostra o princípio de funcionamento de uma válvula redutora de pressão operada por piloto. Ela é dividida em duas partes, com a válvula piloto regulando a pressão e a válvula principal reduzindo a pressão. O óleo hidráulico entra pela entrada e sai pela saída. A pressão na saída é menor do que na entrada.

A equação do equilíbrio de forças no carretel da válvula principal é:

P₂A=P₃A+F_a=P₃A+K(x₀+x)

Nomeadamente

P₂=P₃+K(x₀+x)/A

onde

• A - A área de força do carretel da válvula principal;
• P0 - A pressão na câmara superior do carretel da válvula principal, que permanece essencialmente constante depois que a mola de regulagem é ajustada;
• x0 - A quantidade de pré-compressão da mola da válvula principal;
• x - O aumento da quantidade de compressão da mola depois que a válvula principal sobe;
• K - Rigidez da mola da válvula principal.

Como a mola da válvula principal só precisa superar a força de atrito do movimento do carretel, a pré-carga da mola é pequena, e sua rigidez também é pequena. Durante o projeto, x ₀ >>x, de modo que a equação acima pode ser expressa aproximadamente como:

P ₂ =P ₃ +KX ₀ /A= constante

A figura abaixo mostra a estrutura e os símbolos gráficos de uma válvula redutora de pressão concêntrica de estágio único. Em comparação com uma válvula de alívio concêntrica de estágio único, a estrutura é muito semelhante, mas há diferenças óbvias no formato do carretel da válvula e na conexão das portas de óleo.

As diferenças são:

• No estado original, a entrada e a saída de óleo da válvula de alívio estão completamente desconectadas, enquanto a entrada e a saída de óleo da válvula redutora de pressão estão abertas;
• As posições da entrada e da saída de óleo são exatamente opostas;
• A válvula de alívio usa a pressão de entrada para controlar o movimento do carretel, mantendo uma pressão de entrada constante, enquanto a válvula redutora de pressão usa a pressão de saída para controlar o movimento do carretel, mantendo uma pressão de saída constante;
• A passagem interna da câmara da mola de ajuste de pressão da válvula de alívio leva à saída de óleo, enquanto o óleo na câmara da mola de ajuste de pressão da válvula redutora de pressão é conectado separadamente ao tanque de óleo.

A figura abaixo mostra a estrutura de uma válvula redutora de alta pressão. Seu princípio é basicamente o mesmo que o de uma válvula redutora de pressão concêntrica de estágio único.

2. Circuito de redução de pressão

Os circuitos de redução de pressão são frequentemente necessários em sistemas de fixação, sistemas de controle e sistemas de lubrificação. A figura mostra um tipo comum de circuito de redução de pressão. A pressão máxima do óleo descarregado pela bomba hidráulica é ajustada pela válvula de alívio de acordo com as necessidades do sistema principal.

Quando o cilindro hidráulico A precisa de uma pressão menor do que a pressão de alimentação da bomba, uma válvula redutora de pressão pode ser conectada em série no circuito de óleo. A válvula redutora de pressão pode manter uma pressão constante após a redução, mas ela deve ser pelo menos 0,5 MPa menor do que a pressão definida pela válvula de alívio. Quando a velocidade do atuador precisar ser ajustada, o elemento do acelerador deve ser instalado na saída da válvula redutora de pressão.

A figura abaixo mostra um circuito de regulagem de pressão de dois estágios, em que a porta de controle remoto da válvula redutora de pressão é conectada à regulagem de pressão remota por meio de uma válvula solenoide bidirecional de duas posições para obter dois tipos de pressões predefinidas.

No circuito de controle ilustrado, o óleo de controle da bomba de controle hidráulico 2 entra na válvula de controle piloto do tipo válvula redutora de pressão 3 e, em seguida, ao operar a alavanca da válvula, a válvula direcional hidráulica 4 no circuito principal pode ser comutada, fazendo com que a válvula hidráulica funcione.

Ele inclui um grupo de válvulas piloto com duas válvulas pequenas, operadas por uma alça. A alça pode girar em torno de uma dobradiça esférica para aplicar força operacional em qualquer uma das válvulas pequenas. Como cada válvula pequena controla uma ação unidirecional, esse tipo de válvula pode controlar as ações de comutação esquerda e direita entre os circuitos direcionais principais do circuito principal.

A figura mostra a estrutura da válvula de controle piloto do tipo válvula redutora de pressão. Quando a alavanca é acionada, a haste de pressão 9, a mola de ajuste de pressão 10 e o núcleo da válvula 13 se movem para baixo. Depois de se mover uma certa distância, a abertura no núcleo da válvula 13 fica voltada para a porta P, permitindo que a saída de óleo hidráulico da bomba de controle hidráulico seja reduzida para P _A e, em seguida, flui pela porta A para a face da extremidade de controle hidráulico da válvula direcional, fazendo com que a válvula direcional principal funcione, obtendo assim o controle de velocidade e o controle de rotação reversa do motor hidráulico.

1. Mola de retorno
2. Carretel da válvula
3. Conecte à porta de óleo da bomba de controle P
4. Conectar à porta do tanque
5. Mola de ajuste de pressão
6. Plataforma giratória
7. Giratório
8. Alça de controle
9. Porca
10. Parafuso de ajuste

III. Válvula de sequência

Uma válvula de sequência é uma válvula de pressão que pode conectar ou desconectar automaticamente um determinado circuito de óleo sob uma determinada pressão de controle.

De acordo com os diferentes métodos de controle, ela pode ser dividida em dois tipos: um é a válvula de sequência controlada internamente, que usa diretamente a pressão na entrada da válvula para controlar a abertura e o fechamento da válvula, simplesmente chamada de válvula de sequência; o outro é a válvula de sequência controlada externamente, que é controlada por pressão externa independente da entrada da válvula, também chamada de válvula de sequência. De acordo com as diferentes estruturas, ela pode ser dividida em válvulas de sequência de ação direta e operadas por piloto.

1. Estrutura e princípio da válvula de sequência

Conforme mostrado na figura abaixo, as duas figuras seguintes são, respectivamente, para a válvula de sequência de ação direta e para a válvula de sequência operada por piloto. Pode-se ver na figura que elas são muito semelhantes às válvulas de alívio. A principal diferença é que a saída da válvula de alívio é conectada ao tanque de óleo, enquanto a saída da válvula de sequência é conectada a outros circuitos de óleo do sistema. Portanto, sua porta de drenagem de óleo deve ser conectada ao tanque de óleo separadamente. Além disso, a válvula de sequência tem bom desempenho de vedação, de modo que o comprimento da vedação de óleo entre o carretel e o corpo da válvula é maior.

A figura abaixo mostra o esquema estrutural e o símbolo gráfico da válvula de sequência de retenção. Ela é composta por uma válvula de sequência e uma válvula de retenção em paralelo.

Quando o óleo entra pela porta P ₁ Quando a pressão de entrada excede o valor definido da mola de pressão, a válvula de sequência se abre e o óleo flui para fora de P ₂ . Quando o óleo entra pela porta P ₂ o óleo flui para fora da porta P ₁ através da válvula de retenção.

A figura abaixo mostra a estrutura de uma válvula de sequência controlada hidraulicamente, que difere da válvula de sequência principalmente pelo fato de o carretel ser sólido e a pressão do óleo entrar pela porta P ₁ não pode entrar na parte inferior da válvula deslizante. O óleo de pressão de controle na parte inferior da válvula deslizante é introduzido pela porta de controle K.

Quando a pressão do óleo de controle excede a pressão de ajuste da mola, a porta da válvula se abre, conectando a porta P ₁ e P ₂ . A abertura e o fechamento da porta da válvula são independentes da pressão de entrada do circuito principal de óleo da válvula, mas são determinados pelo nível de pressão do óleo de controle introduzido pela porta de controle K.

2. Aplicação da válvula de sequência

(1) Usado para fazer com que dois ou mais atuadores atuem em uma determinada sequência.

A figura abaixo mostra um circuito de posicionamento e fixação, que requer primeiro o posicionamento e depois a fixação. Conforme mostrado na figura, a bomba hidráulica fornece óleo, uma rota para o sistema principal e outra rota através da válvula redutora de pressão, da válvula de retenção e da válvula direcional para a câmara superior do cilindro de posicionamento, empurrando o pistão para baixo para o posicionamento. Após o posicionamento, o pistão do cilindro para de se mover, a válvula de sequência se abre e o óleo sob pressão entra na câmara superior do cilindro hidráulico de fixação, empurrando o pistão para baixo para fixar.

(2) Usado como uma válvula de contrapressão

(3) A válvula de sequência unidirecional pode ser usada como uma válvula de equilíbrio para evitar que as peças móveis verticais deslizem para baixo devido ao seu próprio peso quando a bomba não estiver funcionando.

(4) A válvula de sequência operada por piloto pode ser usada como uma válvula de alívio.

(5) Para garantir a pressão mínima no circuito de óleo, conforme mostrado na figura, o pistão do cilindro hidráulico I começa a subir, e somente quando a pressão excede a pressão de ajuste da válvula de sequência A é que o cilindro hidráulico II atua; assim, quando o cilindro hidráulico II atua, o pistão do cilindro hidráulico I não cai devido à baixa pressão e ao seu próprio peso.

IV. Relé de pressão

Um relé de pressão é um dispositivo de conversão que converte sinais de pressão no sistema hidráulico em sinais elétricos. Sua função é conectar ou desconectar automaticamente os circuitos relacionados de acordo com as alterações na pressão do sistema hidráulico, por meio do microinterruptor dentro do relé de pressão, para realizar ações sequenciais ou proteção de segurança, etc.

1. Estrutura e princípio de funcionamento do relé de pressão

A figura abaixo mostra a estrutura de um relé de pressão do tipo diafragma. Seu princípio de funcionamento é controlar a porta de óleo K para se conectar ao circuito hidráulico onde o sinal hidráulico é necessário e, em seguida, a pressão do óleo faz com que o êmbolo 3 suba, fazendo com que as sedes da mola em ambos os lados toquem o ombro da luva externa; ao mesmo tempo, a esfera de aço se move horizontalmente, fazendo com que a alavanca gire em torno do eixo; a outra extremidade da alavanca pressiona o contato do microinterruptor, enviando um sinal elétrico.

1. Alavanca
2. Filme
3. Êmbolo
4. Bola de aço
5. Primavera
6. Bola de aço
7. Parafuso
8. Esfera de aço
9. Assento de mola
10. Primavera
11. Parafuso
12. Fulcro
13. Parafuso
14. Microinterruptor
15. Lavadora

2. Exemplos de aplicação do relé de pressão

O relé de pressão é instalado entre a válvula do acelerador e o cilindro hidráulico, conforme mostrado na figura à esquerda, chamado de envio de sinal de impulso. Instalado no caminho de retorno do óleo, localizado entre o cilindro hidráulico e a válvula do acelerador, conforme mostrado na figura à direita, chamado de envio de sinal de pressão zero.

V. Circuito de equilíbrio

Para evitar que o cilindro hidráulico vertical e suas peças de trabalho conectadas deslizem para baixo devido ao seu próprio peso, geralmente é usado um circuito de equilíbrio.

1. Circuito de equilíbrio com válvula de sequência de controle

A figura abaixo mostra um circuito de equilíbrio composto por válvulas de sequência de controle. A pressão de ajuste da válvula de sequência de retenção deve ser ajustada para equilibrar o peso das peças móveis.

Estresse teórico

P=W/A

onde

• P - A pressão de ajuste da válvula de sequência;
• W - O peso total das peças móveis;
• A - A área efetiva da câmara de óleo de retorno do cilindro hidráulico.

Devido à presença da válvula de sequência, as peças móveis não deslizarão para baixo devido ao seu próprio peso. O pistão só se move para baixo quando o solenoide 1DT é energizado, fazendo com que a pressão hidráulica na câmara inferior do cilindro exceda a pressão de ajuste da válvula de sequência.

Conforme mostrado na figura abaixo, adicionamos uma válvula de retenção controlada hidraulicamente entre a válvula de sequência de retenção e o cilindro hidráulico. Como a válvula de retenção controlada hidraulicamente tem boa vedação quando fechada, ela pode evitar que as peças móveis deslizem lentamente para baixo devido ao vazamento da válvula de sequência quando a válvula direcional solenoide de quatro vias de três posições estiver no estado de parada do atuador.

2. Circuito de equilíbrio com válvula de sequência controlada hidraulicamente

A figura abaixo mostra um circuito de equilíbrio de elevação usando uma válvula de sequência hidráulica. Esse circuito é adequado para situações em que o peso da balança muda. Quando a válvula direcional é colocada na posição correta, o cilindro hidráulico levanta o peso.

Quando a válvula direcional é alternada para a posição esquerda, o pistão se move para baixo para abaixar o peso. A mudança da válvula direcional para a posição intermediária interrompe o movimento do pistão. A característica desse circuito é que a abertura e o fechamento da válvula de sequência hidráulica dependem da pressão do óleo na porta de controle, independentemente do tamanho da carga.

Entretanto, o circuito de equilíbrio na figura acima é imperfeito. Quando o óleo sob pressão abre a válvula de sequência hidráulica e o pistão começa a se mover para baixo, a pressão na câmara superior do cilindro hidráulico diminui rapidamente, o que pode fazer com que a válvula de sequência hidráulica se feche e o pistão pare de se mover.

Posteriormente, à medida que a pressão aumenta, a válvula de sequência hidráulica se abre novamente e o pistão começa a se mover. Portanto, o pistão continua a descer, criando o chamado fenômeno "nodding". Para resolver esse problema, uma válvula de estrangulamento pode ser instalada no circuito de óleo de controle para diminuir a velocidade das ações de abertura e fechamento da válvula de sequência hidráulica. A figura abaixo mostra isso.

VI. Circuito de descarga

No ciclo de trabalho das máquinas de construção, para manter uma grande quantidade de força, ocorrerá perda de energia e aquecimento do óleo. Para reduzir a perda, a bomba deve operar em condições sem carga, o que é chamado de descarga.

Em sistemas reais, há dois métodos de descarga: um é direcionar a saída da bomba de volta para o tanque, com a bomba trabalhando com pressão zero, chamado de descarga de vazão; o outro é manter a vazão da bomba em zero enquanto mantém a pressão original, também chamado de descarga de vazão. A seguir, apresentamos vários circuitos típicos de descarga.

1. Circuito de descarga em que o atuador não precisa manter a pressão

(1) Circuito de descarga usando uma válvula direcional de três posições

Quando uma válvula direcional de três posições com função de posição intermediária "H", "K" ou "M" está na posição intermediária, a saída de óleo da bomba volta diretamente para o tanque. A figura abaixo mostra isso. Esse método é relativamente simples, mas não é adequado para sistemas em que uma bomba aciona dois ou mais atuadores.

Quando o fluxo é grande, pode ser usada uma válvula direcional eletro-hidráulica, conforme mostrado na figura abaixo. A válvula direcional eletro-hidráulica usada na figura adota controle interno e retorno interno de óleo. Para fornecer pressão de óleo de controle, uma válvula de contrapressão com uma pressão de ajuste de 0,3 a 0,5 MPa é adicionada ao circuito de retorno de óleo. Isso pode aumentar a pressão de descarga de forma correspondente.

(2) Circuito para descarga com uma válvula bidirecional de duas posições

Conforme mostrado na figura abaixo, uma válvula solenoide bidirecional de duas posições é adicionada especificamente para descarregar a bomba. A taxa de fluxo da válvula solenoide bidirecional de duas posições deve corresponder à taxa de fluxo da bomba.

(3) Circuito de descarga usando uma válvula de alívio operada por piloto

Conforme mostrado na figura abaixo, a porta de controle remoto da válvula de alívio operada por piloto pode ser conectada ao tanque por meio de uma válvula direcional solenoide de duas posições e duas vias. Quando o solenoide da válvula bidirecional de duas posições é energizado, a porta de controle remoto da válvula de alívio é conectada ao tanque; nesse momento, a válvula principal da válvula de alívio é totalmente aberta, e todo o óleo descarregado pela bomba retorna ao tanque, descarregando a bomba hidráulica.

Nesse circuito, a válvula bidirecional de duas posições passa apenas uma pequena quantidade de fluxo, portanto, uma especificação de fluxo pequena pode ser usada. Nos produtos, uma válvula direcional solenoide de especificação pequena e uma válvula de alívio operada por piloto podem ser combinadas, e essa combinação é chamada de válvula de alívio solenoide.

2. Circuito de descarga que precisa manter a pressão para o atuador

(1) Manutenção da pressão usando um acumulador

Conforme mostrado na figura abaixo, a bomba hidráulica fornece óleo para o sistema e para o acumulador. Quando a pressão atinge a pressão de ajuste do relé de pressão, o relé de pressão envia um sinal, energizando o solenoide da válvula direcional solenoide bidirecional de duas posições, descarregando a bomba hidráulica, e o acumulador mantém a pressão do sistema. O tempo de manutenção depende do vazamento do sistema, da capacidade do acumulador e do intervalo de retorno do relé de pressão, etc.

(2) Circuito de descarga que mantém a pressão usando uma bomba variável com pressão limitada

Conforme mostrado na figura abaixo. Quando o pistão se move até o final e para de se mover, a pressão da bomba aumenta até o valor máximo. Nesse momento, o suprimento de óleo da bomba é reduzido para compensar apenas o seu próprio vazamento e o vazamento da válvula, o suprimento de óleo da bomba é pequeno, enquanto o atuador ainda é mantido em uma determinada pressão pela bomba, e a energia consumida pela bomba é muito pequena.

Em princípio, esse tipo de método de descarga tem um desempenho ideal, mas a bomba em si precisa ter uma eficiência maior, caso contrário, mesmo que a bomba esteja em um estado descarregado, seu consumo de energia ainda é considerável.