Van điều khiển áp suất
Van an toàn
Van an toàn có chức năng thiết lập áp suất tối đa trong hệ thống thủy lực Mặc dù có nhiều thiết kế khác nhau, tất cả đều có thể được ký hiệu chung như trong hình 3.2 Van thường ở trạng thái đóng, nhưng sẽ mở khi áp suất tại cổng vào vượt quá lực của lò xo Ký hiệu (a) biểu thị van động hướng, và nếu không có lực tác động qua lò xo, van sẽ tự điều chỉnh, tức là không thể hiệu chỉnh Van an toàn 2 cấp được minh họa trong hình 3.2b, mô tả rõ hơn về hoạt động của nó.
Khi van điều khiển áp suất hoàn toàn đóng và cổng mở bị cô lập, một miếng che thủy lực được sử dụng để giảm khoảng hở giữa con trượt và gối đỡ, giúp tăng hiệu suất khi áp suất tăng Nhiều loại van phân phối áp dụng thiết kế dạng nón hoặc cầu để hạn chế sự chống lại kết hợp van, với điểm chặn hiệu quả hơn tại áp suất cao Trong các giá trống van an toàn, áp suất tại cổng P sẽ tác động lên bề mặt của giá chống để tạo lực khi bị kháng cự bởi lò xo Khi áp suất tại cổng P vượt qua lực lò xo, giá chống sẽ nâng lên, cho phép dòng chảy vào bể qua cổng T, từ đó giải tỏa áp suất trong hệ thống.
Hình 3.1 Van điều khiển áp suất
Van an toàn dạng tròn hoặc popet có khả năng phản hồi nhanh, thường trong khoảng 25 ms, nhưng đặc tính lưu lượng áp suất không ổn định Loại van này thường phát ra tiếng ồn lớn và có thể dẫn đến rò rỉ ở vị trí phá hủy, do đó thích hợp cho công suất không thường xuyên Một biến thể khác là van xả kiểu popet, có ưu điểm là khả năng điều hướng tốt hơn, nhưng lại phù hợp hơn cho công suất liên tục.
Van hướng piston hoạt động êm ái hơn và thích hợp cho ứng dụng áp suất thấp (tối đa 100 bar) với lưu lượng ổn định Mặc dù thời gian phản hồi nhanh, nó vẫn chậm hơn một chút so với van an toàn điều hướng popet Van này có đường đặc tính áp suất cao hơn, với áp lực tác động lên áp suất gãy hoặc áp suất mở, cùng với tổn thất áp suất khi dòng chảy đi qua van ở tốc độ tối đa.
Hình 3.2Ký hiệu van an toàn (a) Thông thường hoặc điều hướng (b) Hai cấp
Hình 3.3 Dạng popet điều hướng trực tiếp van an toàn
Van an toàn piston/popet có khả năng hoạt động hiệu quả ở áp suất lên đến 350 bar Áp suất tác động lên các khu vực khác nhau giữa popet và vị trí, cho phép một lượng lớn lưu lượng mở ra mặc dù chuyển động của popet tương đối nhỏ Kết quả là áp suất ghi đè có thể xảy ra, tuy nhiên, áp suất đặt lại có thể thấp hơn so với áp suất ban đầu.
Van an toàn vận hành thí điểm có hai cấp van giúp điều chỉnh áp suất vượt qua lưu lượng lớn Hệ thống dựa vào ống chính được điều khiển bởi một van phân phối nhỏ Áp suất được cảm nhận qua van giảm áp thông qua lỗ nhỏ hoặc phản lực trong ống chỉ Khi van điều khiển hoàn toàn đóng, lò xo ở trạng thái cân bằng thủy lực nhưng vẫn được giữ trên gối đỡ của lò xo nhẹ Sự tăng áp suất đủ lớn sẽ mở van điều hướng, làm mất cân bằng ống chính do tổn thất áp suất qua dòng, khiến ống nâng lên chống lại lò xo đẩy lưu lượng chính đến cổng bể Một lượng nhỏ lưu lượng sẽ chảy qua để điều khiển và quay lại cổng bể, đảm bảo kín hoàn toàn Ngoài ra, phần điều khiển có thể kết nối với cổng ngoài để tránh ảnh hưởng áp suất quay lại trên đường vào bể.
Hình 3.4 Đường đi van an toàn
Hình 3.5 Sự khác biệt van an toàn popet: Lực thắng lò xo = p(a-b)
Cổng chia pilot hoặc cổng V cung cấp áp lực cần thiết để van hoạt động từ xa, nằm ở phía điều khiển của ống chính và kết nối với bể để ống trống không cân bằng tại áp suất thấp Phương pháp này hữu ích cho việc gỡ bơm hoặc mạch Van chính có thể được điều khiển từ xa thông qua một van an toàn khác tại cổng thoát V, điều chỉnh áp suất từ vài phút đến giá trị cài đặt của van chính Những đặc tính này được mô tả trong Hình 3.7.
Van phân phối điện từ 3 vị trí cho phép điều khiển van xả từ xa thông qua tín hiệu điện, cung cấp ba cài đặt áp suất khác nhau.
Van giảm áp được thông hơi giúp điều chỉnh áp suất bên trong thông qua điện từ a, trong khi điện từ b cho phép điều khiển áp suất từ xa Khi cả hai cổng a và b được mở, van sẽ hoạt động Van điều khiển có thể được lắp đặt bên trong van an toàn hoặc van tách biệt liên kết với cổng mở.
Hình 3.6 Van an toàn hoạt động pilot
Cổng thông Ống chỉ chính
Van an toàn thường được chia theo cặp để giảm áp suất ở cả hai bên của bộ truyền động Chúng thường có hình dạng như khối bánh sandwich và có thể được xếp chồng lên nhau, như minh họa trong Hình 3.8 Áp suất trong đường dẫn làm việc (A và B) có thể được giảm trực tiếp tới đường bể T (cổng xả) hoặc đến đường ngược lại.
Một ứng dụng khác của van khép là trong truyền thủy tĩnh, nó thường được gọi là
Hình 3.7 Van an toàn điều khiển điện
Hình 3.8 Van kép (a) Cổng xả (b) Cổng chéo
Lựa chọn van an toàn và giá trị áp suất
Việc chăm sóc trong việc chọn loại van xả phù hợp cho ứng dụng cụ thể là rất quan trọng, đặc biệt là trong việc xác định áp suất mở hoặc bơm Các van tác động trực tiếp thường có đặc tính ghi đè áp suất cao, khiến chúng không thích hợp cho các hệ thống có lưu lượng thay đổi Ngoài ra, áp suất đặt lại, tức là áp suất khi đóng van mở, cũng cần được xem xét, có thể thấp đến 50% áp suất mở do ảnh hưởng của lực dòng chảy và thiết kế của van Thời gian cũng là yếu tố quan trọng nhất trong từng ứng dụng cụ thể.
Van hai giai đoạn cho phép điều chỉnh áp suất hiệu quả trong phạm vi dòng chảy rộng, với áp suất thấp và dung sai gần giữa lỗ mở và áp lực đặt lại Van tác động trực tiếp có thời gian phản hồi nhanh, trong khi các loại Poppet có khả năng chịu ô nhiễm chất lỏng tốt nhất và ít rò rỉ bên trong hơn so với van ống, khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng áp suất cao.
Một quy tắc thông thường là đặt van xả chính trong mạch ở mức 10-20% trên áp suất làm việc tối đa cần thiết, tùy thuộc vào loại van, vị trí so với bộ truyền động và tổn thất áp suất trong hệ thống Khi có nhiều van áp suất trong mạch hoặc sử dụng cùng máy bơm bù áp, cần tránh đặt các điều khiển ở áp suất quá gần nhau để ngăn chặn tương tác hoặc hiện tượng săn bắn Thông thường, các van cứu trợ thứ cấp như cổng hoặc đường cắt ngang được đặt ở áp suất cao hơn van xả chính.
Một van an toàn không tải bằng hai cách; bằng thả áp suất, tức là thông, hoặc bằng áp sất cao.
Van xả hai giai đoạn có thể được tháo rời bằng cách kết nối cổng thông hơi V với bể, dẫn đến việc ống chính mất cân bằng và mở ở áp suất thấp, từ đó giảm lưu lượng bơm từ P đến T Mặc dù lưu lượng chính có thể lớn, nhưng lưu lượng qua cổng thông hơi lại rất nhỏ.
Van trong hình 3.1 hoạt động như bộ dỡ tải tác động trực tiếp khi nhận áp suất hoa tiêu từ xa Khi lực áp cao vượt quá lực lò xo điều khiển, van xả sẽ mở hoàn toàn, cho phép dòng chảy chính vào áp suất cao đến bể ở áp suất thấp.
Sự khác biệt giữa mở và pilot áp suất không tải
Van cân bằng
Van dỡ tải tác động trực tiếp là thiết bị quan trọng trong các hệ thống bơm kép, giúp dỡ bơm thứ cấp khi áp suất của bơm chính đạt 20 bar, mà không cần phải xác định trước Van này hoạt động dưới cài đặt của van xả, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.
Hình 3.11 Mạch tích lũy sử dụng van minh họa trong Hình 3.10
Với 1 tải 10kN và diện tích đường ống xi lanh là 0.002 m 2 (tương đương đường kính 50 mm) Áp suất tải cần = 10× 10 0.002 3 (N/m 2 )
P bar Giá trị cài đặt van cân bằng là 50 × 1,3 e ¯ ¿
Van một chiều được tích hợp trong mạch để cho phép dòng chảy tự do theo hướng ngược lại, giúp bỏ qua van đối trọng khi nâng tải Việc sử dụng van xả thông thường cần thận trọng, vì trong một số giai đoạn hoạt động, cổng bồn chứa có thể phải chịu áp suất tối đa, điều này không phù hợp với nhiều loại van xả Van đối trọng có van một chiều tích hợp, không cần kết nối xả riêng cho buồng lò xo vì phần áp suất của van không hoạt động khi cổng T được điều áp Khi đạt trạng thái cân bằng, áp suất ngược tại T nên được duy trì ở mức tối thiểu.
Một nhược điểm của van đối trọng là nó làm giảm lực khả dụng trong mạch ép Cụ thể, khi van được sử dụng để chống lại trọng lượng của các dụng cụ ép trong quá trình đóng, một phần lực ép có thể bị mất do áp suất ngược mà van đối trọng thiết lập.
Hình 3.12 Van cân bằng (a) Bộ phận (b) Mạch
Hình 3.13 Mạch bấm (a)Với van đối trọng (b)Với van quá tâm
Xét một máy ép 100kN trong đó các dụng cụ có trọng lượng 5kN :
Diện tích hình khuyên được tính bằng công thức: (0,08² - 0,06²) Π / 4, cho kết quả là 0,0028 m² Áp lực tại vòng cung cần thiết để cân bằng dụng cụ bar và áp suất ở phía đầy đủ của xi lanh phải đủ lớn để vượt qua đối trọng bar Để đạt được lực nhấn 100kN, cần xác định áp lực phù hợp.
Hình 3.14 Van quá tâm( van đối trọng vận hoa tiêu hoặc van phanh)
Nhược điểm của van đối trọng có thể được khắc phục bằng cách sử dụng vận hành hoa tiêu từ xa, như mô tả trong Hình 3.13 (b) Van đối trọng điều khiển từ xa, hay còn gọi là van quá tâm hoặc van phanh, được thể hiện trong Hình 3.14 Khi áp suất tương đối thấp trong phần thí điểm, van sẽ mở, loại bỏ áp suất ngược từ phía hình khuyên của xi lanh Khi piston di chuyển, áp suất hoa tiêu bị mất và phần đối trọng trở lại mạch Trong quá trình hoạt động ép, van thí điểm mở để loại bỏ áp suất ngược, cho phép tất cả áp suất trên toàn bộ phía lỗ khoan có sẵn để ép.
Trong ứng dụng của ví dụ 3.2, khi sử dụng van quá tâm với tỷ lệ đầu vào thí điểm 2:1 và áp suất 23 bar để cân bằng dụng cụ, áp lực cần thiết để mở van là 11,5 bar Điều này có nghĩa là áp suất tại toàn bộ phía lỗ khoan để dẫn động xuống dụng cụ cũng là 11,5 bar Để đạt được lực nhấn 100 kN, áp suất cần thiết sẽ lớn hơn 11,5 bar, do đó không có áp suất ngược nào được thiết lập ở phía hình khuyên của piston trong quá trình ép.
Trong ví dụ 3.2, áp suất 213 bar được yêu cầu để đạt lực ép tương tự khi sử dụng van đối trọng thông thường Ngoài ra, van quá tâm cũng hoạt động như một van hãm, giúp giảm tốc tải khi van điều khiển hướng được đặt ở vị trí trung tâm.
Van quá tâm thường được sử dụng trong mạch động cơ, đặc biệt là trong hộp số thủy tĩnh, với chức năng chính là van hãm Hình 3.15 minh họa một mạch điều khiển cho tời đơn giản được dẫn động bằng hệ thống thủy lực.
Hình 3.15 Van quá tâm được sử dụng trong mạch tời. động cơ; van quá tâm sẽ:
(a) Giữ tải ở vị trí trung tính.
(b) Ngăn chặn chạy quá mức trong quá trình hạ thấp
(c) Nhẹ nhàng phanh động cơ để dừng chuyển từ 'hạ thấp' sang 'trung tính'.
Tỷ lệ giữa áp suất thí điểm và áp suất trực tiếp cần thiết để mở van nói chung là từ 2: 1 đến 10: 1 tùy theo ứng dụng
Bộ đôi điều khiển động cơ có khả năng quay theo cả hai hướng, với một biến thể đặc biệt kết hợp nhiều van kiểm tra, được gọi là 'van khóa và điều khiển chuyển động' Van này có cổng đầu vào dầu bù cho hộp số mạch kín và hoạt động như van xả dòng chéo khi động cơ ngừng hoạt động Ứng dụng của nó trong mạch truyền dẫn thủy tĩnh được minh họa trong Hình 4.38, Phần 4.4.2, Chương 4.
Van tuần tự áp suất
Các van tuần tự cảm nhận áp suất trong hệ thống và truyền tín hiệu thủy lực khi đạt áp suất cài đặt Chúng có thể ở trạng thái thường mở hoặc không đóng, thay đổi trạng thái khi áp suất đạt yêu cầu Van tuần tự giúp đảm bảo áp suất thủy lực ưu tiên cho một hệ thống trước khi các hệ thống khác hoạt động.
Một tính năng quan trọng của van tuần tự là kết nối thoát nước riêng biệt với buồng lò xo, giúp ngăn chặn áp suất cao ở cổng ra trong quá trình hoạt động Nếu không có thoát nước bên trong, áp lực tại cổng ra có thể phản xạ trở lại khoang lò xo, dẫn đến sự cố Van tuần tự có thể hoạt động như một van giảm áp trong các mạch gặp áp suất đột kích mạnh, với hệ thống thoát nước độc lập không nhạy cảm với áp suất ngược hạ lưu.
Một van tuần tự thường đóng với van một chiều dòng chảy ngược tích hợp được mô tả trong Hình 3.16, cùng với ứng dụng để cảm nhận rằng bộ phận đã được kẹp chặt trước khi chuyển sang giai đoạn tiếp theo trong 'trình tự' hoạt động Khi không có thành phần bổ sung, áp suất giảm khiến van tuần tự đóng lại Van một chiều có nhiệm vụ ngăn chặn tín hiệu bị cuốn và ngăn không cho tín hiệu phân rã trở lại qua trình tự van poppel.
Hình 3.16 (a) Van thứ tự thường đóng với van một chiều dòng chảy ngược tích hợp (b) Ứng dụng kẹp
Van tuần tự hai giai đoạn được thiết kế cho tốc độ dòng chảy cao, bao gồm một dạng chuyên biệt gọi là van 'ngắt mạch' hoặc 'Kickdown' Van này thường đóng cho đến khi đạt áp suất cài đặt của phần điều khiển, sau đó mở hoàn toàn với ít lực cản đối với dòng chảy Đặc biệt, nó vẫn duy trì trạng thái mở ngay cả khi áp suất ở mạch hạ lưu giảm xuống dưới mức cài đặt điều khiển.
Chức năng của van tương tự như van xả hai giai đoạn, nhưng khi ống chính nâng lên, phản lực 'kickdown' sẽ kết nối với cổng đầu ra Để giữ van mở hoàn toàn trong điều kiện này, áp suất đầu vào phải vượt qua lực cản do thứ cấp và áp suất mạch cùng với lò xo nhẹ phía sau ống chính.
Nó vẫn mở ngay cả khi áp suất mạch thứ cấp nhỏ hơn áp suất đặt van chỉ đặt lại ở giá trị rất thấp.
Van ence tác động trực tiếp thường được áp dụng trong các hệ thống dòng chảy thấp, nhằm cung cấp tín hiệu cho việc vận hành van điều khiển hướng hoặc giải phóng phanh tích cực trước khi máy bắt đầu hoạt động Khi cần dẫn động xi lanh trực tiếp, van hai cấp thường là lựa chọn phù hợp hơn.
Trình tự chuyển động của xi lanh là một ứng dụng phổ biến trong hệ thống điều khiển Khi van điều khiển hướng được chuyển sang chế độ 'đường trục', xi lanh A sẽ kéo dài theo xi lanh B Dòng chảy đến xi lanh B thông qua van thứ tự S1 sẽ được mở khi áp suất tại đầu ống đầy của xi lanh A đạt đến một giá trị nhất định, có thể do xi lanh A bị chặn bởi một đối tượng bên ngoài.
Hình 3.17 “Bộ ngặt mạch” hoặc van thứ tự đá xuống.
Mạch tuần tự xi lanh hoạt động khi van điều khiển ở trạng thái 'giao nhau', trong đó xi lanh B sẽ rút lại trước xi lanh A Sự thay đổi này được khởi động bởi tín hiệu S2 tại cực điểm của đột quỵ.
Trong các mạch điều khiển chuyển động của xi lanh bằng cảm biến áp suất, cần chú ý rằng các trình tự hoạt động chỉ được thực hiện khi áp suất đạt mức cụ thể Điều này không đảm bảo rằng các xi lanh đã hoàn thành hoặc đạt đến vị trí mong muốn trong hành trình của chúng.
Van giảm áp
Các van giảm áp được sử dụng để kiểm soát áp suất trong mạch điện, giữ cho áp suất trong một phần thấp hơn yêu cầu trong phần còn lại Chúng là van thường mở, có khả năng điều chỉnh hoặc đóng lại để duy trì áp suất ổn định trong dòng điều chỉnh Van giảm áp có thể hoạt động hiệu quả với tốc độ dòng chảy thấp, khoảng 45 lít/phút, và áp suất lên đến 210 bar Các van này có thể được cung cấp với hoặc không có van một chiều để ngăn chặn dòng chảy ngược.
Van giảm áp có thể là:
(a) Không thuyên giảm, Le chúng không hạn chế bất kỳ sự gia tăng áp suất nào ở hạ lưu van được tác động một ngoại lực.
(b) Loại giảm nhẹ Điều này hạn chế áp suất hạ lưu của van ngay cả khi nó được tăng lên bởi một ngoại lực.
Hình 3.19 Van giảm áp tác dụng trực tiếp.
Van giảm áp tác động trực tiếp, như mô tả trong Hình 3.19, hoạt động nhờ vào lò xo Áp suất được cảm nhận tại cổng đầu ra và truyền đến phần cuối của ống nạp có lò xo Khi áp suất trong mạch thứ cấp tăng, van sẽ có xu hướng đóng lại do áp lực từ lò xo Dòng chảy qua lỗ nhỏ trong ống đệm dẫn đến khoang lò xo, giúp xả áp và ngăn chặn van đóng hoàn toàn, từ đó ngăn chặn áp suất tích tụ trong mạch hạ lưu.
Van giảm áp hai giai đoạn được sử dụng để tăng tốc độ dòng chảy và cải thiện khả năng điều chỉnh áp suất theo dòng chảy Khi xem xét ứng dụng của chúng, nếu một mạch yêu cầu liên tục hai áp suất riêng biệt, hệ thống hai máy bơm có thể là giải pháp hiệu quả hơn so với việc sử dụng van giảm áp Quyết định này phụ thuộc vào lưu lượng và áp suất cần thiết trong hệ thống.
Mạch sơ cấp hoạt động ở áp suất 180 bar, trong khi mạch thứ cấp nhận điện từ mạch sơ cấp qua van giảm áp, yêu cầu dòng không đổi 30 lít/phút ở 100 bar Công suất tổn thất qua van giảm áp có thể vượt quá khả năng tiêu tan bằng cách làm mát tự nhiên Do đó, chi phí lắp đặt bộ trao đổi nhiệt và chi phí vận hành cần được xem xét kỹ lưỡng so với các giải pháp thay thế như hệ thống hai bơm.
CÁC VAN ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
Điều khiển tốc độ của xilanh
Trong mạch xilanh đơn giản, van điều khiển lưu lượng có thể được đặt ở ba vị trí khác nhau: ngõ vào, ngõ ra và rẽ nhánh, giúp điều chỉnh hiệu quả quá trình hoạt động của xilanh.
Lượng dầu vào xilanh được điều khiển theo hình 3.26 (a), mặc dù van điều khiển hướng không được hiển thị Máy bơm cần cung cấp dầu nhiều hơn mức cần thiết để điều khiển xilanh ở tốc độ đã chọn, và lượng dầu thừa sẽ được chuyển đến bể chứa thông qua cài đặt van xả Áp suất mạch phải cao hơn mức cần thiết để vượt qua tải do yêu cầu của van điều khiển lưu lượng, thường giảm khoảng 10 bar như đã nêu.
Khi mạch ban đầu được khởi động, ống bù sẽ mở hoàn toàn, tạo ra dòng chảy trượt trước khi bộ bù điều chỉnh để kiểm soát chính xác Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng của máy.
Hình 3.26 minh họa điều khiển lưu lượng với 'ngõ vào' và 'ngõ ra', giúp các thiết bị hoạt động hiệu quả Để đảm bảo an toàn, cần sử dụng van kiểm soát dòng chảy kết hợp với thiết bị chống đột nhập Một giải pháp khác là thiết kế mạch sao cho luôn duy trì dòng chảy qua van điều khiển, giúp ống bù luôn 'hoạt động' và ngăn chặn hiện tượng tắc nghẽn hoặc đá.
Trước khi piston di chuyển, chất lỏng trong xilanh cần được điều áp, yêu cầu một dòng chất lỏng để gây nén Lực hoặc áp suất khởi đầu để kích hoạt chuyển động xilanh thường lớn hơn áp suất duy trì chuyển động do ma sát tĩnh và quán tính tải Khi tải bắt đầu di chuyển, áp lực lên piston và khả năng giảm chuyển động giảm, cùng với sự giãn nở của chất lỏng gây ra gia tốc đột ngột Sự không ổn định tồn tại ban đầu gây ra tác động của bù áp trong van điều khiển lưu lượng.
Có thể xảy ra hiện tượng tải trọng đảo ngược, dẫn đến hành động không kiểm soát trong chuyển động hoặc chạy quá mức Để khắc phục vấn đề này, cần áp dụng áp suất ngược thông qua việc sử dụng van đối trọng hoặc van quá tâm trong dòng bể, nhằm tăng cường áp suất hệ thống.
Hệ thống cung cấp điều khiển chính xác để tải chống lại chuyển động của bộ truyền động Khi sử dụng bo dịch chuyển cố định trong nhiều tốc độ piston, lượng lớn chất lỏng chảy qua van xả, gây ra hiện tượng hệ thống ‘nóng’.
Van điều khiển lưu lượng được lắp đặt trong đường hồi lưu để đo chất lỏng xả ra Máy bơm cần cung cấp nhiều dầu hơn so với xilanh, và áp suất mạch phải vượt qua trở kháng của xilanh cũng như giảm áp trên van điều khiển Do van điều khiển nằm bên phải của piston, cần có áp suất giảm ở đầu khoan đẩy đủ để khắc phục sự sụt áp trên van, giúp tăng hiệu quả trong quá trình mở rộng của việc đột nhập.
Ban đầu, ống bù mở hoàn toàn, cho phép lưu lượng bơm đầy đủ truyền vào xilanh, khiến piston di chuyển và tạo áp suất tại van điều khiển lưu lượng Sau đó, bộ đệm bù hoạt động để điều chỉnh và hạn chế dòng chảy đến giá trị chính xác, mặc dù vẫn có sự tăng dòng chảy ban đầu trước khi ống bù của bộ bù điều chỉnh hoạt động.
Khi sử dụng hệ thống đầu ra, cần chú ý đến áp suất ở cuối vòng của xilanh, đặc biệt là trong trường hợp tỉ lệ diện tích piston và cần là 2:1.
Van xả ngăn chặn quá áp suất được lắp đặt để kiểm soát hệ thống áp suất 150 bar Trong trường hợp không có tải bên ngoài, áp suất cuối vòng có thể đạt 300 bar Để ngăn ngừa tình trạng quá áp suất, một van xả riêng biệt có thể được lắp vào phía bên của xilanh, như thể hiện trong hình 3.27.
‘thổi’, việc điều khiển tốc độ sẽ bị mất).
Việc kiểm soát tốc độ của 'ngõ ra' giúp điều chỉnh lượng dầu thoát ra từ xilanh Khi số lượng xilanh giảm, lưu lượng cuối vòng sẽ nhỏ hơn so với cuối đường ống, dẫn đến việc điều khiển lưu lượng 'hệ ra' không nhạy bằng 'ngõ vào' trong điều kiện mở rộng Ngược lại, khi xilanh được rút lại, tình huống sẽ thay đổi.
Ngõ ra cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ chính xác, ngay cả khi có tải đảo ngược Tuy nhiên, giống như hệ thống ngõ vào, việc sử dụng với bơm phân phối cố định và nhiều tốc độ piston sẽ tạo ra nhiệt lượng đáng kể.
Van điều khiển lưu lượng được thiết kế để dẫn một phần đầu ra của bơm vào bể, giúp hệ thống đạt áp suất cài đặt khi piston đứng yên Khi đó, dầu thừa chảy ra từ van điều khiển dòng chảy dưới áp suất do tải xilanh tạo ra, dẫn đến một hệ thống hoạt động mát hơn và hiệu quả hơn Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào nguồn cung cấp từ máy bơm, vì áp suất có thể thay đổi 'Thoát ra' được áp dụng khi áp suất ổn định hoặc khi việc điều khiển tốc độ chính xác không quan trọng, nhằm kiểm soát dòng chảy không mong muốn.
Dòng chảy điều khiển tốc độ tối ưu nhất khi đạt được đầu ra tối đa của bơm sử dụng bởi xilanh, với chỉ một tỷ lệ nhỏ bị bỏ qua.
Hình 3.28 Điều khiển lưu lượng chảy
Ví dụ 3.5 : Hiệu quả liên quan đến điều khiển ‘đầu vào’ và ‘ đầu ra’
Van điều khiển lưu lượng ba cổng hoặc bỏ qua
Van lưu lượng bù áp suất là một thiết bị có van xả tích hợp, cho phép chuyển dòng chảy dư thừa vào bể với áp suất cao hơn áp suất tải Thiết bị này chỉ có thể hoạt động như một điều khiển lưu lượng vào Hình 3.32 minh họa sơ đồ và biểu tượng của van này ở các phần (a), (b) và (c).
Cài đặt lò xo van xả được gọi là ΔP, tương ứng với mức giảm áp trên lỗ điều khiển Áp suất tải được ký hiệu là PL, và từ đó, áp suất của hệ thống có thể được xác định.
Giá trị chấp nhận cho ΔP là 7 bar, do đó áp suất hệ thống PS được duy trì ở mức 7 bar so với áp suất PL gây ra tải Ống tải lò xo thiết lập độ sụt áp không đổi trên lỗ điều khiển, không phụ thuộc vào tải hay áp suất cung cấp Khi mạch lưu lượng quy định được cung cấp, lưu lượng vượt quá sẽ được dẫn vào bể Trong thiết kế này, dòng lưu chất trong bể phải đi trực tiếp vào hồ chứa mà không qua một dòng có thể điều áp.
Kiểm soát dòng chảy cho phép điều chỉnh chính xác tốc độ của bộ truyền động, giúp nó hoạt động hiệu quả trong một phạm vi tải rộng Điều này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn giảm thiểu nhiệt độ sinh ra trong mạch.
Hình 3.32 Điều khiển van bù áp theo đường vòng.
Hình 3.33 Mạch động sơ sử dụng điều khiểu dòng chảy vòng với đặc tình áp suất/ moment
Mạch được thể hiện trong hình 3.33 với các đặc tính áp suất/mô-men cho thấy rằng lưu lượng vượt quá sẽ bị bỏ qua để tăng áp suất (P1) cao hơn một chút so với lưu lượng do tải (P2) gây ra Nếu mạch không thể chấp nhận toàn bộ lưu lượng quy định, như trong trường hợp động cơ bị đình trệ, van xả bên trong sẽ đóng lại và chặn ổ cắm bypass Do đó, việc bao gồm một van cứu trợ riêng biệt trong mạch là cần thiết.
Điều khiển dòng ưu tiên
Van này tương tự như van điều khiển lưu lượng, nhưng có cấu trúc được cải tiến để cho phép lưu lượng vượt quá được đưa vào mạch thứ cấp.
Nó được thể hiệu trong sơ đồ Hình 3.34
Tốc độ dòng ưu tiên được điều chỉnh bằng van kim, trong khi dòng chảy được bù áp suất bởi ống chỉ, được làm mát bằng kim và lò xo nhẹ Khi nhu cầu lưu lượng được đáp ứng, lưu lượng đầu vào được điều hướng qua ống dẫn đường vòng đến mạch thứ cấp Các ống cuộn tự động điều chỉnh cài đặt để đảm bảo lưu lượng yêu cầu trong mạch chính được duy trì, bất chấp sự thay đổi áp suất trong cả hai mạch hoặc nguồn cung cấp Dòng chảy vòng có thể hoạt động ở bất kỳ áp suất nào cho đến áp suất tối đa của van Các biểu tượng của van được trình bày trong Hình 3.35.
Van dòng ưu tiên là một thành phần quan trọng trong hệ thống cung cấp chất lỏng cho nhiều mạch, nơi yêu cầu của mạch chính cần được ưu tiên trước Các mạch sơ cấp có thể bao gồm động cơ bơm làm mát, hệ thống phanh, mạch lái hoặc các mạch an toàn khác Ví dụ, trong một ứng dụng với hai van điều khiển lưu lượng ưu tiên, động cơ A và B sẽ luôn nhận được lượng chất lỏng chính xác khi bơm được điều khiển, trong khi lưu lượng vượt quá sẽ được cung cấp cho động cơ C khi tốc độ ổ bơm tăng.
Hình 3.34 điều khiển dòng ưu tiên
Hình 3.35 Điều khiển dòng chảy ưu tiên: kí hiệu đặc trưng
Hình 3.36 Ứng dụng 2 van điều khiển dòng ưu tiên với dòng chảy đầu ra thay đổi.
Mạng lưới cầu
Van điều khiển lưu lượng bù là thiết bị đơn hướng, chỉ chấp nhận dòng chảy theo một hướng và sẽ gặp trục trặc nếu dòng chảy bị đảo ngược Để điều khiển dòng chảy theo cả hai hướng, có thể sử dụng hai van điều khiển lưu lượng kết hợp với hai van kiểm tra Hệ thống này lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu dòng chảy khác nhau.
Điều khiển dòng chảy chính xác trong hai hướng sử dụng hai van điều khiển dòng chảy có thể gặp khó khăn trong việc cân bằng cài đặt khi yêu cầu lưu lượng giống nhau.
Một phương pháp đơn giản để điều khiển lưu lượng là sử dụng mạng lưới cầu kết hợp với van điều khiển lưu lượng, như minh họa trong Hình 3.38 Lưu lượng qua các van kiểm tra được hiển thị rõ ràng, với chất lỏng chỉ chảy theo một hướng duy nhất, độc lập với dòng chính Tốc độ dòng chảy được duy trì đồng nhất theo cả hai hướng, dễ dàng điều chỉnh và có thể áp dụng để kiểm soát lưu lượng "điều khiển vào" hoặc "điều khiển ra".
Một sửa đổi cho mạng cầu lưới có thể biến nó thành một van khóa, với điều kiện là các van kiểm tra không bị rò rỉ Việc này được thực hiện bằng cách áp dụng tín hiệu hoa tiêu tại điểm C thông qua van kiểm tra, tạo ra áp suất cao hơn một chút so với điểm A và B, từ đó tắt các van kiểm tra và ngăn chặn dòng chảy từ A hoặc B Khi chất lỏng tiếp tục chảy qua bộ điều khiển dòng chảy, ống bù áp suất vẫn hoạt động, giúp giảm khả năng tăng đột biến khi thiết bị truyền động khởi động lại, miễn là lưu lượng từ nguồn tín hiệu khóa vượt quá mức cho phép của van điều khiển lưu lượng.
Nguyên tắc hoạt động của mạch được minh họa trong Hình 3.39, trong đó pít-tông được giữ ở vị trí cố định khi không có nguồn năng lượng Khi nguồn điện từ A được cung cấp, pít-tông sẽ co lại nhờ vào việc kiểm soát 'điều khiển lưu lượng vào', giúp giải phóng áp suất khóa.
B cho phép mở rộng hành trình và điều khiển lưu lượng vào, với tốc độ giống nhau ở cả hai hướng, đảm bảo tải không chạy quá mức trên hành trình mở rộng Khi điện từ A và B được cấp năng lượng đồng thời, hành trình kéo dài sẽ diễn ra Khi pit-tong đứng yên, nó chịu áp lực, và sự kết hợp với ống bù hoạt động mang lại hiệu suất khởi động tối ưu cho hành trình rút ngắn điều khiển lưu lượng ra.
Hình 3.38 Điều khiển dòng chảy chính xác trong 2 hướng sử dụng mạng cầu lưới và van điều khiển dòng chảy đơn.
Hình 3.39 Ứng dụng mạng lưới cầu như 1 van khóa
Mạch nhiều tốc độ sử dụng van lưu lượng
Việc lựa chọn các phạm vi tốc độ cho bộ truyền động là rất quan trọng và có thể đạt được thông qua việc sử dụng các van điều khiển dòng chảy phù hợp Chọn lựa các van yêu cầu đúng cách sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống truyền động.
Trong điều kiện được mô tả trong hình 3.40 (a), lưu lượng đến động cơ là 1 l/phút Khi điện từ được cấp năng lượng, van điều khiển lưu lượng thứ hai chuyển mạch, làm tăng lưu lượng lên 2 l/phút, cho phép lựa chọn hai tốc độ động cơ Sử dụng van ba vị trí như trong hình 3.40 (b) cho phép đạt được ba tốc độ dòng chảy và ba tốc độ động cơ khác nhau, tùy thuộc vào vị trí của van điều khiển hướng Cụ thể, tốc độ dòng chảy sẽ là 3 l/phút khi van ở giữa, và sẽ là 1 hoặc 2 l/phút tùy thuộc vào việc điện từ bên trái hay bên phải được cấp năng lượng.
Hình 3.40 Có thể lựa chọn tốc độ động cơ (a) 2 động cơ (b) 3 động cơ
Phân chia lưu lượng
Có 2 loại phân chia lưu lượng khác nhau:
Bộ chia lưu lượng loại van bao gồm một cặp lỗ khớp và các ống lồng vào nhau, cho phép chia đều dòng chảy giữa các đầu ra Tuy nhiên, cũng có thể điều chỉnh để đạt được tỷ lệ phân chia dòng chảy theo yêu cầu đặc biệt Hình 3.41 minh họa một bộ chia lưu lượng loại van.
Khi lưu lượng qua một ống tăng, áp suất trong ống sẽ giảm, dẫn đến việc ống cuốn co lại Sự cân bằng giữa hai dòng chảy khiến một trong những ống đầu ra bị khóa, làm áp suất giảm xuống bằng không và ống cuốn sẽ di chuyển để đóng cổng đầu ra khác Kết quả là khí sẽ chảy ngược, biến một đơn vị thành dòng chảy rối, từ đó cho phép cân bằng dòng chảy trong van.
Do vậy van đươc sử dụng để đồng bộ hai thiết bị truyền bằng nhiều hướng
Bộ chia lưu lượng kiểu van chỉ có khả năng chia lưu lượng thành hai phần và thường được sử dụng trong các ứng dụng với lưu lượng khá thấp, dưới 200 lít/phút Mỗi kích thước cơ bản của bộ chia được thiết kế tối ưu cho một lưu lượng nhất định, do đó hiệu suất của nó sẽ giảm khi hoạt động ở các tốc độ dòng chảy khác nhau.
Mặc dù các van này rất chính xác, nhưng chúng không thể phân chia lưu lượng một cách chính xác và không thể đồng bộ hóa hai xi lanh trong một số chu kỳ trừ khi sử dụng van đồng bộ hóa ở cuối mỗi hành trình.
Hình 3.41 Loại van chia lưu lượng
Hình 3.42 Mạch phân chia lưu lượng với sự đồng bộ ở cuối hành trình
Khi một xy lanh hoàn thành hành trình của nó trước xy lanh khác, van đồng bộ sẽ mở ra và kết nối các đầu khoan của cả hai xi lanh, cho phép xy lanh thứ hai cũng đạt đến cuối hành trình Ngoài ra, có thể áp dụng van đồng bộ hóa thủ công hoặc công tắc giới hạn điện để điều khiển quá trình này.
Bộ chia lưu lượng loại động cơ bao gồm nhiều động cơ bánh răng chính xác được lắp trên một trục chung, đảm bảo sự đồng bộ giữa các động cơ Các động cơ này có thể có cùng độ dịch chuyển thể tích để phân chia dòng chảy đều, hoặc có thể có các chuyển vị thể tích khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ lưu lượng yêu cầu Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mặc dù là các đơn vị chính xác, bộ chia lưu lượng này không thể phân chia chính xác lưu lượng do sự rò rỉ xảy ra trên các bánh răng trong mỗi phần động cơ, và lưu lượng rò rỉ sẽ không giống nhau giữa các phần.
Sự không chính xác lớn nhất xảy ra khi có chênh lệch áp suất lớn giữa các mạch đầu ra, dẫn đến nhiều rò rỉ trong phần áp suất cao Để cải thiện độ chính xác, có thể ghép hai động cơ piston, mặc dù giải pháp này có thể tốn kém Ngoài ra, bộ chia lưu lượng kiểu động cơ cũng có thể hoạt động như một bộ tăng áp.
Bộ chia lưu lượng trong hình 3.43 được chia thành ba phần bằng nhau, trong đó hai phần đầu tiên kết nối trực tiếp với bể, còn phần thứ ba kết nối với hình trụ Hai phần đầu tiên hoạt động như các động cơ thủy lực, điều khiển phần thứ ba hoạt động như một máy bơm.
Theo lý thuyết, áp suất tối đa tại Ps có thể tăng gấp ba lần so với cài đặt van xả chính P Tuy nhiên, sự gia tăng thực tế sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ thể tích, hiệu quả và số lượng phần.
Sự tăng cường áp suất xảy ra khi đầu ra từ bộ chia dòng được đưa trở lại bể chứa hoặc có mạch điện trở thấp Cần lưu ý khả năng tăng cường áp suất tại những vị trí sử dụng bộ chia lưu lượng kiểu động cơ trong mạch.
Hình 3.43 Loại motor chia lưu lượng
Một số hệ thống sử dụng bộ chia lưu lượng kiểu bánh răng để cho phép một phần của mạch hoạt động dựa trên áp suất được điều chỉnh bởi van xả chính.
Một mạch thuỷ lực máy ép được cho ở hình 3.44 Xác định tốc độ và tải trọng lớn nhất trong các quá trình:
1 Trong quá trình đóng nhanh
Bỏ qua hảo tổn áp lực trong mạch Dung tích của động cơ 20, 5 và 5 c m 3 /vg
(i) Xét quá trình đóng nhanh
Lưu lượng vào xy lanh = 101 lit/phút
Tốc độ đóng nhanh = 10 0,04 X 10 −3 ( m 3 / phút m 2 ) ¿ 0,25 m / phút lực đẩy đóng cửa tối đa là
(ii) Xét lúc nén ban đầu
Lưu lượng vào xy lanh ¿ (20+5+5 (5 +5) ) × 10 l/p = 3.3 l/p
Hình 3.44 Motor chia lưu lượng sử dụng mạch nén Tốc độ nén ban đầu là
= 0,083 m/phút Áp suất đẩy lớn nhất khi nén là
Lực đẩy lý thuyết tối đa trong khi nén
Lưu lượng vào xilanh = 5/(20+5+5) x 10 =1.67 l/phút
Tốc độ dòng chảy cuối cùng = 0.0416 m/phút Áp lực lý thuyết tối đa cuối trong khi nén
Vì vậy, lực đẩy lý thuyết tối đa cuối trong khi nén
Áp lực tăng cường và lực đẩy lý thuyết được tính bằng công thức 40 x 10 5 x 0.04 x 10 −3 80 kN Tuy nhiên, trong thực tế, giá trị này thường thấp hơn do sự không hiệu quả của bộ chia dòng.
Cần lưu ý không vượt quá giới hạn áp suất của các thành phần trong hệ thống Để đảm bảo an toàn, cứu trợ và RV2 nên được cài đặt nhằm giới hạn áp suất tối đa trong mạch này.
CÁC VAN ĐIỀU KHIỂN HƯỚNG
Van một chiều
Van điều khiển hướng đơn giản nhất là van không quay trở lại hay van kiểm tra, cho phép dòng chảy chỉ theo một hướng và ngăn chặn dòng chảy ngược lại Hình 3.45 minh họa ký hiệu b và đường cong đặc trưng của loại van này.
Kiểm tra van với các tốc độ lò xo khác nhau để tạo áp suất nứt cụ thể, là điểm mà van chỉ mở Nếu cần áp suất nứt cho hoạt động mạch, thường có biểu tượng lò xo trên van Việc giảm áp suất trên van kiểm tra phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy; tốc độ dòng chảy cao hơn khiến bóng hoặc poppet phải di chuyển xa khỏi chỗ ngồi, yêu cầu lực lò xo lớn hơn.
Van bi kiểm tra là lựa chọn xây dựng tiết kiệm nhất, nhưng dễ xảy ra rò rỉ do không có hướng dẫn Mặc dù nhà sản xuất khẳng định rằng van má không rò rỉ theo một hướng dòng chảy, nhưng bất kỳ vết xước hay không hoàn hảo nào trên poppet hoặc ghế đều có thể gây rò rỉ Van kiểm tra ghế mềm thường sử dụng vật liệu Delrin hoặc polymer tương tự, thích hợp cho áp suất trên 200 bar và nhiệt độ trên 35 °C Tuy nhiên, van bịt kín ở áp suất cao có thể rò rỉ ở áp suất thấp hơn, do lực làm kín giảm khi áp suất thấp, dẫn đến nguy cơ rò rỉ.
Hình 3.45 Van bi kiểm tra một chiều với các ký hiệu và đường cong
Các van một chiều vận hành thử nghiệm là loại van thường đóng, có thể được mở bằng tín hiệu hoa tiêu hoặc giữ bởi tín hiệu hoa tiêu Áp suất phi công cần thiết để mở van phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các khu vực của piston thí điểm và van kiểm tra Ví dụ, nếu tỷ lệ thí điểm là 4:1, áp suất hoa tiêu cần thiết để mở van chỉ là 25% áp suất tải Trong ứng dụng thực tế, van này được sử dụng để khóa áp suất, ngăn không cho tải hạ xuống, đặc biệt là trong các hệ thống có xi lanh hành trình dài, nơi chuyển động hạ thấp của tải có thể bị giật Khi tải vượt quá giới hạn, áp suất trong đầu khoan đầy của xi lanh giảm, khiến van một chiều đóng lại và dừng hoạt động của xi lanh Áp suất ở đầu khoan đầy đủ tăng lên, kiểm tra mở ra, và quá trình giảm tải tiếp tục.
(a) van điều khiển lưu lượng kế để hạn chế tốc độ xi lanh;
(b) một van cân bằng để ngăn chặn tràn; hoặc
Khi van điều khiển hướng ở vị trí giữa và tải được nâng lên, van kiểm tra có thể bị rò rỉ ở mức tải thấp do lực niêm phong trên poppet van giảm Để khắc phục tình trạng này, có thể sử dụng các phiên bản mềm của van Áp suất tại cổng thí điểm X của van kiểm tra không chỉ điều chỉnh áp suất đóng tại cổng xi lanh Cắt mà còn nhạy cảm với áp suất ngược tại cổng van V Giải pháp cho vấn đề này là kết hợp một con dấu trên thân phi công và một lỗ thông hơi hoặc cống kết nối, như thể hiện trong hình 3.47.
D riêng biệt cho buồng lò xo Bất kỳ áp suất ngược nào tại cổng V sẽ hỗ trợ phi công mở van
Van nạp có kích thước lớn hơn van một chiều trong ống dẫn và được sử dụng trong mạch nén thủy lực để nạp chất lỏng vào xi lanh chính khi khuôn nén đóng Van này tương tự như van một chiều lớn về cấu tạo và cách vận hành, nhưng có thêm tính năng khử.
Chất lỏng thủy lực có khả năng nén để điều chỉnh nhiệt độ và thể tích trong các xi lanh, giúp tối ưu hóa hiệu suất Ví dụ, một xi lanh có thể tích 0,3 m3 có thể chứa khoảng 0,31 m3 dầu khoáng ở áp suất khí quyển, và khi nén ở áp suất 400 bar, thể tích này sẽ tăng đáng kể, đặc biệt nếu dầu được sục khí Để kiểm soát quá trình giải nén của các xi lanh lớn, cần sử dụng các van đặc biệt, bởi vì lượng chất lỏng bổ sung (10 l trong trường hợp này) có thể gây ra lực sốc mạnh nếu xả ngay lập tức.
Tính năng giải nén trong van nạp, như được thể hiện trong hình 3.48, bao gồm một van đĩa nhỏ tích hợp trong van đĩa chính Van này được điều khiển mở thông qua áp suất tại cổng, cho phép quá trình hoạt động hiệu quả hơn.
X, van đĩa chính ban đầu được giữ chắc chắn trên đệm của nó bằng áp suất trong xi lanh. Phần đầu tiên của chuyển động vận hành ống dẫn van đĩa mở ra một con đường nhỏ tạo điều kiện cho việc kiểm soát sự giản nén Chuyển động tiếp tục mở ra van đãi chính và van hoạt động như một hệ thống van đĩa một chiều bình thường.
Hình 3.48 Van làm đầy với chức năng giảm áp
Mạch thủy lực trong hình 3.49 sử dụng van làm đầy và được trang bị một bộ điều khiển giảm sức ép Khi di chuyển xa hơn, giá chống chính sẽ mở ra cùng với hệ thống van, hoạt động như một van chống tụt áp bình thường.
Hình 3.49 minh họa một vòng áp dụng như van chứa, trong đó van A định hướng đến điểm giao và bắt đầu đóng cố định Cạnh xi lanh B di chuyển xuống búa thủy động C, trong khi dòng lưu chất từ tầng chứa bị đóng lại bởi áp lực và được hút qua van chứa D để nạp bướm ga C Áp suất dần dần mở van nối tiếp E, cho phép lưu chất chảy từ bơm áp lực đến bướm ga của xi lanh chính Khi hoạt động bằng áp lực, van chứa sẽ ẩn xilanh từ tầng chứa Trong quá trình thu lại, van A ở chế độ song song điều khiển mở van chứa, đồng thời cạnh xi lanh thu vào búa thủy động chính, cho phép lưu chất từ bướm ga tác động lên tầng chứa Việc sử dụng van chứa trong lối này giúp di chuyển nhanh chóng qua một lỗ xi lanh lớn từ một mạch vận chuyển nhỏ.
Van được minh họa trong hình 3.50(a) có chức năng chặn dòng chảy qua lỗ bít theo hướng khác, trong khi tại thời điểm khác, nó hoạt động như một van bình thường cho dòng chảy tự do từ B tới A và ngăn chặn dòng chảy từ A tới B Một ứng dụng rõ ràng của loại van này là van an toàn; như thể hiện trong hình 3.50(b), khi áp suất giảm xuống mạch 1, mạch 2 sẽ ngay lập tức hút vào.
Cả hai loại van, van một chiều và van một chiều vận hành, được chế tạo từ một hoặc hai đĩa kẹp, gắn vào một van xếp nằm giữa van điều khiển định hướng và đĩa nền (xem phần 5.4.6 trong chương 5).
Van một chiều được thiết kế với các lỗ nhỏ cho phép dòng chảy đi qua theo một hướng nhất định, giúp kiểm soát lượng rò rỉ Van có thể hoạt động kép, không chỉ đảm bảo an toàn trong mạch mà còn cung cấp khả năng vận hành kép qua khe.
Van con thoi là loại van đơn cầu một chiều, có hai đầu vào A và B cùng với một đầu ra C Van này được sử dụng cho cảm biến tải, nhận tín hiệu từ đầu vào có áp suất cao hơn trong hai đầu vào.
Van đĩa
Van đĩa hoạt động tương tự như van một chiều, với cấu trúc bao gồm một đĩa và nắp đóng kín, nhưng được điều khiển bằng cơ hoặc điện Ưu điểm nổi bật của van đĩa là khả năng điều khiển dòng chảy hiệu quả trong các hệ thống ống dẫn.
1 Hầu như không bị rỉ ở đầu đóng.
2 Bộ phận đĩa không bị dính thậm chí khi tháo ra dưới áp suất trong thời gian dài.
3 Nhanh, thời gian phải ứng hợp lí ( dưới 15 ms).
1 Trục cân bằng áp gần như không hoạt động và áp lực đáng kể có thể mở đĩa ra khi gặp dòng chảy áp suất cao Giới hạn này của van có thể dùng trực tiếp trong máy cơ khí với hiệu suất dòng chảy thấp.
2 Điểm đặc trưng của đĩa thông thường là được yêu cầu cho từng đường chảy quan trọng tăng độ phức tạp của van nhiều cửa.
Van vận hành cơ khí là thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển cơ khí, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu áp lực cao Chúng thường được sử dụng để hỗ trợ điều khiển các công cụ và máy móc, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và đảm bảo tính chính xác trong quy trình.
Van đĩa 2 vận hành điện từ 2 cửa
Các thiết bị này hoạt động như những van đóng mở thông thường, nhưng với thiết kế nhỏ gọn, chúng thường được sử dụng cho van kép với đĩa được lắp trực tiếp bằng điện từ Chúng có chức năng điều khiển van 2 hành trình dựa trên cơ chế vận hành của van đĩa kép.
Van đĩa điều khiển điện từ đóng 2 cửa hoạt động bằng cách sử dụng áp suất tại cửa A, được lắp vào mặt sau của đĩa có lỗ thông hơi X Áp suất này giữ đĩa đóng trong đường dẫn của van một chiều Khi pít tông điện từ nâng lên, lỗ Y ở trung tâm đĩa mở ra, tạo ra sự không cân bằng áp suất giữa lỗ thông hơi X và đĩa, cho phép dòng chảy từ A đến B Cửa điện từ (pít tông) được bao quanh bởi lưu chất thủy lực, giúp cân bằng hệ thống.
Liên hệ chảy vòng không giới hạn từ A đến B xảy ra khi điện từ mất điện, khiến van hoạt động như một van một chiều thông thường Chỉ cần một áp suất chênh lệch tối thiểu để vượt qua lò xò sai lệch Nếu điện từ bị hạn chế, thuộc tính của dòng chảy vòng có thể xuất hiện nhằm bảo vệ van tham chiếu.
Cấu trúc bạc đạn thường được sử dụng với van lắp vào lỗ, tương tự như van một chiều vận hành kép (xi lanh khóa) Ứng dụng này phù hợp cho tương tác nhanh và dòng chảy cao Bơm tràn van được điều khiển bằng điện từ và logic, cho phép điều chỉnh độ sâu như đã đề cập trong phần 3.4 của chương này.
Hình 3.52 Van đĩa điều khiển điện từ thường đóng 2 cửa.
Van đĩa vận hành điện từ ba và bốn cửa
Trong thiết kế của van 3 cửa điện từ, một cặp pít tông kép được sử dụng như công tắc đĩa nón kép từ vị trí khác Cấu hình của van bao gồm phiên bản 4 cổng kết hợp với phần đĩa kép thứ hai.
Ứng dụng van đĩa điện từ 3 cổng được thiết kế để đảm bảo an toàn trong mạch tích trữ, với khả năng hoạt động bình thường và trong trường hợp lỗi Khi điện từ mất điện, dòng lưu chất sẽ giảm dần qua vật cản Van có thể được thiết lập trong khóa tích tụ an toàn, tuy nhiên, trong trường hợp này, van ống chỉ có thể dẫn đến rò rỉ lâu dài.
Van điều hướng kiểu ống chỉ
Phần lớn van điều hướng thuộc loại này, với cấu trúc gồm một thân van và một ống chỉ Trong thiết kế, đoạn kết nối giữa ống chỉ và thân van được giảm thiểu, cho phép ống chỉ di chuyển theo trục bên trong thân van.
Hình 3.54 biểu diễn cho thấy đường đi qua trong van 5 cổng được kết nối khi ống chỉ đi qua cổng ngoài cùng Van nhiều cổng thường được thiết kế:
P Cung ứng cho cổng áp suất (1)
T Cổng trở lại hoặc cổng chứa hoặc các cổng (3) và (5) Có thể đánh dấu T1 và T2
A, B Xi lanh hoặc cổng cung cấp (2) và (4)
Hình 3.54 mô tả đường đi qua của van 5 cổng với điểm kết nối ở cổng ngoài cùng Đối với ống chỉ di chuyển bên trái, hướng đi là từ P(1) tới A(2) và từ B(2) tới T(5) Trong khi đó, ống chỉ bên phải di chuyển từ P(1) tới B(4) và từ A(2) tới T(3).
Chấn số kết hợp trong danh sách là cổng định dạng số CETOP, với ống chỉ nằm trong cổng ngoài cùng bên phải Kết nối từ P đến B và từ A đến T1, trong khi ống chỉ di chuyển vào cổng P bên phải nối tới A, và B nối tới T2.
Trong hầu hết các van điều hướng 2 cổng, T1 và T2 thường không được kết nối với thân van và đĩa nền Điều này giúp cung cấp cho van 4 cổng, chủ yếu là cổng chứa T.
Khối kết hợp được chế tạo với dung sai nhỏ và bề mặt nhẵn, bao gồm khớp bảo vệ giữa phần cố định và van khoan Khớp nối đàn hồi và 'O' không phù hợp do áp lực dòng chảy cao Ống chỉ được chọn để đáp ứng yêu cầu khử, với một lượng rò rỉ thực cần thiết để bôi trơn và giảm ma sát.
Quá trình vận hành có thể áp dụng cho nhiều loại phương tiện như cánh tay đòn, hành trình cơ, cam, điện từ, áp lực kép và áp suất khí nén, trong đó một số phương tiện này được sử dụng cho nhiều chi tiết khác nhau trong các ứng dụng sau này.
Cổng điện tử kép vận hành như van ống, chỉ hoạt động khi có áp lực từ pin Khi nguồn điện bị mất, ống sẽ tự động quay về vị trí ban đầu nhờ vào lò xo trung tâm.
Hình 3.55 Van ống chỉ vận hành điện từ kép 4 cổng.
Quá trình chuyển đổi con trượt
Có thể thấy trong hình 3.54 ở trong van 2 cổng thường kết nối được làm bằng ống chỉ là
P tới A, B tới T qua một cổng, trong khi T tới B và A tới T qua cổng khác Quá trình chuyển tiếp giữa cổng ‘tramline’ và ‘crossover’ có thể được thể hiện trong ký hiệu đường nét đứt.
Van 3 cổng hoạt động dựa trên nguyên lý của các van khác, với cổng trung tâm được chọn làm cổng phân chia Hình 3.55 minh họa ống bên trong van, nơi lò xo nằm ở vị trí trung tâm Khi van ở trạng thái cổng giữa, sẽ không có kết nối giữa các cổng khác.
Hình 3.56 mô tả trạng thái chuyển tiếp của công tắc ống chỉ từ trung tâm đến điểm kết thúc, với (a) cổng áp suất mở và (b) cổng bình chứa mở Điều này thể hiện một khóa giữa hai ống chỉ như được chỉ ra trong hình Việc chuyển đổi từ trạng thái đóng giữa là điều kiện cần thiết để ống chỉ có thể đi qua trạng thái chuyển tiếp, nhằm bảo vệ đường chảy được mở ở phía trên.
Cổng áp suất đang mở ( hình 3.56a)
Cổng P được kết nối tới cổng hỗ trợ thích hợp trước khi các cổng hỗ trợ khác mở tối bình chứa.
Cổng chứa đang mở ( hình 3.6b)
Một cổng hỗ trợ được mở tới bình chứa trước khi cổng áp suất và các cổng hỗ trợ khác mở được ngắt kết nối.
Những biến thể này cực kì quan trọng với hiệu suất mạch.
Lựa chọn ở điều kiện trung tâm
Một loạt các điều kiện trung tâm được lựa chọn dựa trên tính chuyển đổi hoặc để phù hợp với ứng dụng cụ thể Các ống chỉ khía và cạnh đóng vai trò quan trọng trong việc làm trơn tru hoạt động chuyển đổi, giảm áp lực sốc tại các điểm chuyển và giảm sức ép hiệu quả.
Một số van 2 cổng dùng điều kiện trung tâm nâng cao chỉ một điều kiện kết thúc và lặp lại chúng là quá trình trung gian.
Mỗi kích thước van tương ứng với một kiểu kết hợp số lượng ống chỉ và cổng, với tổng số khoảng từ 40 đến 60 cái Van hai và ba cổng sử dụng khoảng 14 ống chỉ khác nhau, trong đó ống chỉ của van 2 cổng có thể bù đắp cho một số điều kiện kết thúc cụ thể Sản phẩm bao gồm cả phiên bản 2 cổng và 3 cổng.
Khi yêu cầu sử dụng van 3 cổng, có thể thực hiện bằng cách sử dụng một cổng trong van 4 cổng, nhưng cần lưu ý rằng cổng bình chứa có giới hạn áp suất thấp hơn các cổng khác Cần tránh việc khóa cổng bình chứa nếu áp suất hệ thống tăng vượt mức cho phép Áp suất chảy qua van bảo vệ phụ thuộc vào lưu lượng, kiểu ống, độ nhớt và nhiệt độ của lưu chất Đường cong hoạt động được xác định tại các điều kiện độ nhớt và nhiệt độ cụ thể, và cần điều chỉnh theo tiêu chuẩn Dưới nhiều điều kiện, áp suất rơi sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với độ nhớt Dòng chảy có thể bị ảnh hưởng bởi sự tắc nghẽn, và việc tối ưu hóa áp suất cần thiết cho các bộ phận khử Khi sử dụng van 3 cổng với A và B bị khóa, dòng chảy chỉ diễn ra theo một hướng, điều này có thể làm giảm hiệu quả của hệ thống Áp suất rơi giữa hai đường qua van cần được phân tích cẩn thận, đặc biệt là trong trường hợp vận hành xi lanh kép, nơi áp suất từ P đến A và từ B đến T sẽ ảnh hưởng đến áp lực hiệu quả của thiết bị truyền động.
(thường do áp suất tăng đột ngột) b Bơm dưới tải
(trong van 2 cửa áp suất phá hủy tích tụ khi chuyển đổi trang thái) c Mạch bớm dưới tải nhưng đang khóa cửa A và B là một cấp của khóa.
(LƯU Ý: ống này vì áp suất rơi cao qua van hơn các ống còn lại) d Mạch bơm một chiều vận hành kép.
Chuyển pha thủy tĩnh giúp nâng cao hiệu quả của bánh tự do và giảm áp suất khi tăng Quá trình này được áp dụng khi van định hướng thứ hai cung cấp lưu chất cho mạch xi lanh vận hành đơn, giúp giảm áp suất từ từ trong đường hỗ trợ trong khi chuyển pha cổng giữa Đồng thời, nó cũng bảo quản áp suất trong hai cổng hỗ trợ ở vị trí giữa, ví dụ như trong quá trình kẹp chặt và tái tạo vị trí giữa.
Hình 3.57 Điều kiện trung tâm van ống.
Đường cong điển hình thể hiện các kiểu bơm cho thấy mật độ dầu hồi chuyển có thể tăng cao hơn so với đầu vào, tạo ra vùng chênh lệch trong pít tông Việc phân tích áp suất giảm là cần thiết trong các tính toán liên quan.
Van điều hướng 2 chiều`
Khi sử dụng các van có kích thước CETOP 10, lực dòng chảy bên trong van thường quá lớn để cho phép hoạt động trực tiếp của ống chính bằng điện từ Để giải quyết vấn đề này, một giai đoạn thử nghiệm được áp dụng, trong đó giai đoạn thử nghiệm hoạt động bằng điện từ, giúp dẫn chất lỏng áp suất vào ống chính để di chuyển.
Tốc độ thay đổi của ống chỉ trong van hai giai đoạn có thể được kiểm soát dễ dàng bằng cách hạn chế dòng chảy của chất lỏng từ ống chính Điều này được thực hiện bằng cách chèn một gói cuộn cảm giữa van thí điểm điện từ và van chính Gói cuộn cảm thường là mô-đun kiểm soát dòng chảy tiêu chuẩn với kích thước tương đương van pilot Trong trường hợp cần chuyển đổi nhanh, van hai tầng không có gói sặc thường được sử dụng Nguồn cung cấp thí điểm cho van điện từ có thể lấy từ cổng áp suất chính hoặc từ một nguồn thí điểm riêng biệt.
Khi sử dụng tiêu điểm nội bộ, cổng X trong cơ sở cần phải được chặn Kết nối giữa cổng P và cổng X có thể bao gồm van kiểm tra hoặc phích cắm rời Dòng bể van điều khiển có thể được thoát ra bên trong cổng bể van chính hoặc ra ngoài Nếu dòng bể van chính chịu áp suất cao hoặc có sự tăng áp suất, van điều khiển cần được thoát ra bên ngoài Kết nối van cho bên trong và bên ngoài được thực hiện bằng cách di chuyển phích cắm để chặn hoặc bỏ chặn lối đi Các kết hợp khác nhau được thể hiện trong mạch và bảng trong Hình 3.64 Nếu ống chính ở vị trí trung tâm với các cổng P và T kết nối với nhau, cần sử dụng nguồn cung cấp hoa tiêu bên ngoài hoặc van kiểm tra phù hợp (áp suất ngắt khoảng 4 bar) phải được kết hợp ở hạ lưu của cất cánh áp suất phi công để đảm bảo đủ áp suất chất điểm.
Van kiểm tra có thể được lắp vào đường áp suất sau khi tháo áp hoặc trong đường bể, và có thể tích hợp với van định hướng Bộ hạn chế đột quỵ, có sẵn trên một số loại van, được lắp vào nắp cuối của van chính và hoạt động như một điểm dừng có thể điều chỉnh, hạn chế chuyển động của ống chỉ theo một hoặc cả hai hướng Ống chính hoạt động như một lỗ đo sáng, cung cấp phương pháp thô để kiểm soát dòng chảy qua van, nhưng chỉ hiệu quả khi nhiệt độ vận hành ổn định Nó có ứng dụng trong việc điều khiển tải với lưu lượng tương đối nhỏ, yêu cầu giảm tốc độ nhanh chóng, giúp ống chính quay trở lại vị trí trung tính nhanh hơn Bộ hạn chế đột quỵ thường chỉ được sử dụng trên các van hai giai đoạn và hiếm khi kết hợp trong các van điện từ hoạt động trực tiếp, chỉ khả thi với điện từ DC.
Kích cợ và mã số Van
Đã có nhiều sự mơ hồ về khả năng lưu lượng tối đa của các van điều hướng Điều này phụ thuộc vào một số yếu tố
-Độ nhớt và nhiệt độ của chất lỏng
-Phạm vi của dòng chảy
-Kết nối cảng và tấm đế
-Mức độ sạch của chất lỏng.
Kích cỡ van được chú trọng tới:
-Đường kính trung bình tương đương của các luồng dòng chảy
-Tốc độ dòng chảy tối đa được đề xuất của nhà sản xuất
-Số tham chiếu của các tổ chức tiêu chuẩn.
Tất cả được thảo luận phía dưới
Kích cỡ trung bình của lối đi dòng chảy
Khi kích thước Imperial được đề cập, các nhà sản xuất thường nhấn mạnh đến van thông qua, trong khi các vận động viên lại nói về các vòi ở cổng cơ sở Điều này có nghĩa là inch có thể tương ứng với đường kính của các lối đi không đều qua các cổng van hoặc BSP (hay NPT) Ngoài ra, kích thước trong số liệu của tấm phụ thường chỉ rõ đường kính nội.
Lưu lượng tối đa cân nhắc:
Độ nhớt của chất lỏng có ảnh hưởng lớn đến loại ống chỉ quảng cáo thả xuống được chấp nhận Loại hình giả cao thường được xác định bằng cách đặt lại tấm phụ, và có thể giảm đáng kể khi được xem xét trong tấm gắn hoặc ống dẫn.
Kiểm soát van và số liệu tham khảo quốc tế:
Các tổ chức sau đây chịu trách nhiệm chính cho các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn thành phần thủy lực:
ISO = Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế
CETOP = Ủy ban khí nén và dầu thủy lực Châu Âu
ANSI = Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ
NEPA = Tổ chức Năng lượng thủy lực Quốc gia
DIN = Viện tiêu chuẩn Đức
Số tham chiếu NG tương ứng với đường kính của các cổng van tính bằng milimét, với kích thước tiêu chuẩn cho van điều khiển hướng là NG4, 6, 8, 10, 16, 25 và 32, trong đó NG4 và NG8 ít phổ biến Các kích thước tiêu chuẩn cho giao diện hai cổng áp suất thấp và kiểm tra bao gồm NG10, 25 và 32 Các loại van này thường được sử dụng trong các ngăn xếp van và có cấu tạo tự nhiên để tương thích với tấm phụ điều khiển hướng thích hợp Hình 3.67 minh họa chi tiết lắp đặt cho các kích thước phổ biến của van điều khiển hướng, bao gồm một dạng cho van tác động trực tiếp và hai dạng cho van vận hành thử nghiệm theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ và Quốc tế.
Nhận biết vị trí hoạt động của van
Trên sơ đồ mạch, bộ truyền động van như điện từ được biểu thị gần hộp ký hiệu tương ứng Chẳng hạn, trong Hình 3.65 (a) và (b), nguồn năng lượng cho điện từ nằm bên trái biểu tượng, cho phép chuyển ống chỉ sang chế độ tramline Tuy nhiên, việc xác định bộ truyền động phù hợp trong thực tế gặp khó khăn do sự tồn tại của hai hệ thống xung đột được sử dụng chung.
Tiêu chuẩn ANSI B93.9 của Hoa Kỳ xác định điện từ A là điện từ chọn điều kiện khi P kết nối với A, không phụ thuộc vào vị trí và loại ống chỉ Đối với van hai giai đoạn, các cổng liên quan đến giai đoạn chính Hệ thống DIN của Đức xác định điện từ A là điện từ gắn ở cuối van gần cổng A, cũng không phụ thuộc vào loại ống chỉ Trong trường hợp van hai giai đoạn, điều này liên quan đến van thí điểm và không phụ thuộc vào vị trí cổng van giai đoạn chính Sự tương đồng giữa hai hệ thống là ngẫu nhiên và do các nhà sản xuất áp dụng, dẫn đến sự xung đột với phần lớn các ống chỉ, thường thấy trong hình 3.57.
Van mực
Van hộp mực kiểu poppet
Trong thiết kế, poppet có thể được lắp vừa vặn vào khoang và được giữ cố định bằng nắp hoặc tấm trên cùng, bao gồm tất cả các kết nối thí điểm Một số loại poppet được thiết kế để phù hợp với các khoang tiêu chuẩn của van hộp mực thông thường Các yếu tố logic thường có ống cuộn cân bằng có thể điều chỉnh, chủ yếu được sử dụng để điều khiển áp suất Ngược lại, poppet không cân bằng thường được dùng cho các chức năng chuyển đổi như điều khiển hướng, nơi mà chuyển động của poppet có thể bị hạn chế để điều khiển dòng chảy.
Những ưu điểm chính của van kiểu poppet là:
- tốc độ dòng chảy rất cao đối với kích thước vật lý tương đối nhỏ
- có thể lấy được một con dấu dương có thể hoạt động cực kỳ nhanh chóng nhưng cũng có thể dễ dàng điều chỉnh để chuyển đổi mềm.
Hình dạng của poppet hoặc trường học, cùng với vị trí ngồi của nó, có thể được điều chỉnh để mang lại các đặc tính vận hành đa dạng cho cụm van.
Một nhược điểm lớn của các poppets là tính không cân bằng, dẫn đến phản ứng không đồng nhất với sự thay đổi áp suất ở tất cả các cổng, có thể gây ra hoạt động sai khi áp suất tăng Do đó, việc thiết kế mạch cần phải được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hoạt động an toàn Chuyển động mở và đóng của poppet trong van hộp mực phụ thuộc vào áp suất và là chức năng của lực tác động lên ba khu vực.
-Aa là diện tích có hiệu quả của poppet tại cổng A
- Ab là diện tích có hiệu quả của poppet tại cổng B
- Ax là diện tích có hiệu quả của poppet tại cổng X
Trong van kiểu poppet cân bằng hiển thị theo biểu đồ và ký hiệu trong Hình 3.69
Ab = 0 và diện tích Aa và Ac bằng nhau.
Van điều khiển chức năng thông qua cổng X Khi cổng X được kết nối với cổng B, van hoạt động như một van một chiều, cho phép dòng chảy từ A đến B bằng cách mở poppet, trong khi ngăn dòng chảy ngược lại từ B sang A bằng cách đóng nắp poppet Ngoài ra, nếu cổng X kết nối với áp suất bên ngoài, van có thể được sử dụng để kiểm soát áp suất hiệu quả.
Trong van kiểu poppet không cân bằng, các tỷ lệ diện tích khác nhau được thể hiện qua biểu đồ và biểu tượng trong Hình 3.7.
Aa:Ax = 1:1.1 tại Ab = 0.1Aa
Aa:Ax = 1:1.05 tại Ab = 0.05 Aa
Aa:Ax = 1:2 tại Ab = Aa
Với lỗ thông hơi X, áp suất tại cổng A hoặc B chỉ cần vượt qua lực lò xo phân cực cho dòng chảy theo một trong hai hướng Tuy nhiên, lỗ thông hơi này có thể bị đóng lại do áp lực tại cảng hoa tiêu, điều này phụ thuộc vào tỷ lệ diện tích.
Van thể hiện trong Hình 3.7 có tỷ lệ As: X là 1: 1.1 Lực tác dụng của lò xo điều khiển tương đương với 3 bar, trong khi áp suất thí điểm đạt 7 bar.
Ab: Ax = (1.1-1): 1.1 = 0,1: 1,1 khi dòng chảy từ A đến B áp suất cần thiết tại A để van vừa mở được tính bằng lực dập tắt trên poppet
Px x Aa = (Px + lò xo) Ax
Pa = (Px + lò xo) Ax / Aa
Nếu dòng chảy từ B đến A, áp suất cần thiết tại B để chỉ mở van một lần nữa thu được bằng cách cân bằng các lực trên poppet
Pb x Ab = (Px + lò xo) Ax
Pb = (Px + lò xo) (Ax / Ab) do đó
Áp suất thấp tại cổng hoa tiêu X có thể cân bằng áp suất cao tại cổng B Nếu không có áp suất tại cổng X, van sẽ mở để cho phép dòng chảy theo một trong hai hướng, với điều kiện áp suất tại cổng A hoặc B đủ lớn để vượt qua lực của lò xo Áp suất thực tế sẽ giảm theo tỷ lệ diện tích tấm thảm, ví dụ, khi tỷ lệ Ax: Aa là 1.1: 1, van sẽ mở nếu Pa đạt 3.3 bar hoặc Pb là 33 bar khi Px bằng 0.
Van hộp mực thường đóng
Các van được đóng lại trừ khi có tín hiệu điều khiển rất hữu ích để chặn mạch hoặc ngăn chuyển động của cơ cấu chấp hành.
Phần tử logic thể hiện trong Hình 3.71 thường đóng và sẽ không phản ứng với áp suất tại
Áp suất hoa tiêu tại cổng X cần thiết để mở van phụ thuộc vào tỷ lệ diện tích hiệu dụng của poppet, lò xo sinh khí và áp suất ngược tại cổng A và B trong quá trình phi công được thông gió.
Van hoạt động như một van một chiều điều khiển bằng phi công, với công thức Ax (Px - lò xo) = (Aa x Pa) + (Ab x Pb) Có nhiều biến thể của van này với nguồn cung cấp hoa tiêu bên trong từ cổng A hoặc B thông qua lỗ thoát nước Nội dung này sẽ được giải thích chi tiết hơn trong phần tiếp theo.
Van poppet hoạt động nhanh chóng, điều này đôi khi không mong muốn Cửa sổ bật lên hạn chế cho phép chuyển đổi mềm và kiểm soát luồng Trong van cơ bản, bộ hạn chế được hình thành bởi hình chiếu có khía trên mũi tấm đệm Khi poppet nâng lên, các rãnh thuôn nhọn mở ra, từ từ tạo đường dẫn dòng giữa các cổng A và B, giúp đạt được hành động chuyển mạch mềm.
Khi sử dụng như bộ điều khiển dòng chảy, việc điều chỉnh được thực hiện thông qua thiết bị cơ học nhằm hạn chế mở nắp Dòng chảy bị giới hạn đồng đều ở cả hai hướng, tuy nhiên, van vẫn có khả năng đóng lại nhờ áp suất hoa tiêu tại cổng X (Hình 3.73).
Có thể thiết lập hệ thống điều khiển dòng chảy một chiều bằng cách tự động điều chỉnh van từ một trong các cổng làm việc Cụ thể, hoa tiêu tại cổng B sẽ ngăn cản dòng chảy từ B đến A, đồng thời cho phép dòng chảy có kiểm soát từ A đến B.
Các thiết bị hạn chế đột quỵ trên van hộp mực là công cụ hỗ trợ bảo trì hiệu quả Chúng có khả năng vặn hoàn toàn về nhà để cách ly mạch điện hoặc thiết bị truyền động Đối với hộp mực thường đóng, bộ hạn chế hành trình có thể được sử dụng để 'mở' van, giúp giảm áp suất trong mạch hoặc mở khóa thiết bị truyền động, cho phép thực hiện chuyển động bằng tay.
Hìn h 3.73: Điều khiển lưu lượng( hai chiều)
Van ống điều khiển bằng điện từ
Bằng cách kết hợp điều khiển điện từ, phần tử logic hoạt động như một van điện từ hai vị trí với hai cổng điều khiển đường dẫn bên trong Khi lưu lượng di chuyển từ A đến B, điện tử khử năng lượng mở đầu van, cho phép dòng chảy qua Khi có điện từ, đầu van được giữ bởi áp suất trong ống Ngược lại, khi lưu lượng di chuyển từ B đến A và điện từ khử năng lượng, van sẽ đóng lại Cung cấp năng lượng cho bộ điện từ sẽ giải phóng tín hiệu, cho phép van mở lại nhờ vào lò xo.
Hình 3.74: Van điện từ hai vị trí, hai cổng được điều khiển đường dẫn bên trong
Van ống loại ống đệm
Van ống loại ống đệm được sử dụng để điều chỉnh và bù áp suất, với các ống cuộn cân bằng tỷ lệ 1:1 lắp trong thân van, cho phép mở hoặc đóng van một cách từ từ Với lưu lượng thấp, van có thể hoạt động ở trạng thái đóng bình thường hoặc mở bình thường Chức năng của van chủ yếu được xác định bởi cách điều khiển của chúng, và hầu hết các chức năng điều chỉnh áp suất có thể được thay đổi thông qua van ống Thông thường, ống cuộn kín được sử dụng để giảm áp suất, hỗ trợ tải trọng và làm bộ bù trong các trường hợp lưu lượng thấp.
Trong mạch điều khiển như mô tả trong Sơ đồ hình 3.80, trạng thái của van điều khiển hướng trong đường ống thông hơi quyết định nguồn điều khiển cho van pilot Khi ở điều kiện trung tâm, đường dây được thông hơi và áp suất tại cổng A chỉ cần vượt qua lò xo van mực Đối với van điều khiển “tramline”, điều khiển được thực hiện bằng cách giảm từ xa, trong khi ở kiểu “chéo”, bộ giảm áp bên trong thiết lập áp suất vận hành Áp suất có thể được điều chỉnh điện tử bằng cách thay thế van điều khiển áp suất tỷ lệ cho van xả bên ngoài VR2 Nếu phương pháp điều khiển này được áp dụng, nên giữ nguyên van giảm áp pilot vận hành bằng tay VR1 (đặt ở áp suất mạch tối đa) để đảm bảo an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc mất điện cho van tỷ lệ.
3.4.2 Van hộp-mực loại ống
Van ống là thiết bị quan trọng dùng để điều chỉnh và bù áp suất trong hệ thống Chúng sử dụng các ống cân bằng bên trong thân van để kiểm soát dòng chảy, có thể hoạt động theo chế độ thường đóng hoặc thường mở, tùy thuộc vào cấu hình của van.
Chức năng của van phụ thuộc vào cách điều khiển ống, với van hộp mực thường được sử dụng để thực hiện các chức năng điều khiển áp suất Ống cuộn kín giúp giảm áp, giải trình tự, dỡ tải, cân bằng và làm bộ bù trong bộ điều chỉnh dòng chảy kiểu rẽ nhánh Trong khi đó, ống thông thường mở được áp dụng trong van giảm áp và điều chỉnh áp suất cho dòng chảy kiểu hạn chế.
Một hộp chứa ống chỉ cân bằng với lỗ bên trong thường được sử dụng làm giai đoạn chính cho van xả hoặc van tuần tự hai giai đoạn, như đã được thảo luận chi tiết trong Phần 3.1.1 Hoạt động và các biến thể trong điều khiển cũng được mô tả cho giải tỏa kiểu poppet (Hình 3.79) Cần lưu ý rằng phần điều khiển trong van tuần tự phải được xả ra bên ngoài, không được chảy vào cổng B.
Bộ bù áp là thiết bị quan trọng trong các ứng dụng bù áp, hoạt động cùng với lỗ thoát nước bên ngoài có thể điều chỉnh Phần tử piston cân bằng thường đóng được sử dụng để điều khiển dòng chảy kiểu rẽ nhánh, giúp chuyển dòng chảy dư đến bể chứa với áp suất hơi cao hơn tại cổng 'Out' Trong khi đó, bộ điều khiển lưu lượng bù áp kiểu hạn chế sử dụng phần tử piston cân bằng thường mở Thiết bị này duy trì áp suất giảm liên tục qua lỗ đo sáng, bất kể sự thay đổi của áp suất thượng nguồn và hạ lưu.
Kết nối thí điểm từ xa X với van giảm áp, ống đệm thường mở hoạt động như một van giảm áp, với bộ hạn chế trong nguồn cung cấp cho van giảm áp thí điểm đóng vai trò van điều tiết, ngăn ống chỉ trong van hộp mực dao động Áp suất tối đa tại cổng X được thiết lập bởi van xả, và nếu áp suất tại cổng A vượt quá cổng X, van ống đệm sẽ đóng lại để giảm áp suất cho đến khi áp suất tại A đạt mức cài đặt của van xả Van một chiều trong đường dẫn đảm bảo áp suất từ tải tại A được cấp đến van xả, giữ cho áp suất hạ lưu không vượt quá cài đặt Van hộp mực giảm áp có thể được điều khiển bởi van giảm áp tỷ lệ kết nối với cổng Y, trong khi van giảm áp đơn giản hoạt động như van an toàn khi van tỷ lệ gặp sự cố Van an toàn cần được đặt ở áp suất hạ lưu tối đa cho phép Sử dụng van ba vị trí cho phép van giảm áp thông hơi ở vị trí giữa, giới hạn áp suất hạ lưu xuống mức rất thấp, tương tự như mô tả trong Hình 3.7 của chương này về hoạt động của van xả hai tầng điều khiển bằng điện từ.
Hộp mực với các phần tử logic và khả năng điều khiển tỷ lệ đã trở thành một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp thủy lực gần đây Sự linh hoạt của chúng mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà thiết kế mạch Cấu trúc của hộp mực không chỉ thúc đẩy việc sử dụng các mạch tích hợp và đa tạp mà còn mang lại lợi ích về chi phí và cải thiện độ tin cậy nhờ kiểm soát rò rỉ tốt hơn.
VAN THỦY LỰC DI ĐỘNG
Bố trí van song song
Có ba cách bố trí cơ bản cho kết nối liên kết trong chuỗi nhóm hoặc kết nối song song, tùy thuộc vào chu trình làm việc yêu cầu Khi tất cả các ống cuộn ở vị trí trung tính, dòng chảy của máy bơm được đổ vào bể chứa qua thông hơi thoát khí chính hoặc ống đệm mở ở giữa Các van di động thường có chuyển động ống chỉ khá dài, cho phép thực hiện một số mức đo bằng cách vận hành một phần van.
Trong cách sắp xếp áp suất chung như hình 3.85, tất cả các cuộn đều nhận nguồn cấp áp suất đồng thời, cho phép hai hoặc nhiều ống hoạt động cùng lúc Tuy nhiên, mạch nào yêu cầu áp suất thấp nhất sẽ được ưu tiên hoạt động trước Khi nhiều mạch hoạt động đồng thời, dòng chảy sẽ được chia sẻ, dẫn đến tốc độ thấp hơn so với khi các mạch hoạt động độc lập Để đạt được hoạt động đồng thời hiệu quả, có thể di chuyển một phần ống và sử dụng việc đo sáng để cân bằng tải.
Sự sắp xếp trong Hình 3.86 cho phép vận hành đồng thời nhiều dịch vụ, với dầu hồi từ một thiết bị truyền động cung cấp cho ống tiếp theo Mặc dù tốc độ cao có thể đạt được, nhưng áp lực khả dụng sẽ bị chia sẻ giữa các dịch vụ, với áp suất vận hành của phần sau tạo thành áp suất ngược cho phần trước Cần thận trọng khi sử dụng xi lanh trong mạch nối tiếp, vì chúng có thể cản trở chuyển động của bộ truyền động trước hoặc hạn chế lượng chất lỏng cho bộ truyền động tiếp theo Do đó, mạch kết nối loạt thường được áp dụng trong các ứng dụng động cơ thủy lực.
Với sự sắp xếp hiện tại, chỉ một dịch vụ có thể hoạt động tại một thời điểm Nếu hai phần được kích hoạt cùng lúc, ống gần đầu vào sẽ được ưu tiên Các sắp xếp khác nhau có thể được kết hợp, bao gồm cả van xả cổng, van giảm dòng ngang, và vai kiểm tra chống kích thích.
