Ръководство за последователни клапани за хидравлично налягане

Какво представляват хидравличните последователни клапани и защо имат значение?

A хидравличен последователен клапане компонент за контрол на налягането, който налага стриктен оперативен ред в системи с много задвижки. За разлика от предпазните клапани, които предпазват системите от свръхналягане, последователните клапани действат катологически порти- те блокират потока към втори контур, докато първичният контур достигне предварително зададен праг на налягане.

Помислете за това по следния начин: в операцията по обработка вие се нуждаете от детайлазахванат с 200 бара силапреди свредлото да се зацепи. Клапан за последователност гарантира, че хидравличната система не може физически да започне пробиване, докато не се потвърди налягането на затягане от 200 бара. Тук не става въпрос само за времето - става въпрос запринудителна проверка.

Основното разграничение тук е критично за инженерите:Позиционно управление(използвайки крайни изключватели) проверявакъдетоактуатор е, ноуправление на базата на налягане(използвайки последователни клапани) проверяваколко силаактуаторът действително е генерирал. В приложения като формоване на метал, заваръчни приспособления или пресови операции, тази гаранция за сила не подлежи на обсъждане както за безопасност, така и за качество на процеса.

Как работят последователните клапани: Механизмът за баланс на силите

Основен принцип на работа

Клапанът за последователност работи директноуравнение за баланс на силите:

	PA× Амакара≥ Fпролет+ (Пизточване× Аизточване)

където:

P_A= Входящо налягане (първичен кръг)
A_макара= Ефективна площ на макарата на клапана
F_пролет= Предварително зададена пружинна сила
P_{източване}= Обратно налягане в дренажната/пружинната камера

Тристепенна работна последователност:

Етап 1 - Активиране на първичната верига:Потокът на помпата влиза в порт А и задвижва първичния задвижващ механизъм (напр. затягащ цилиндър). Главната макара на вентила остава затворена, блокирайки потока към порт B.
Етап 2 - Натрупване на налягане:Когато първичният задвижващ механизъм завърши своя ход или срещне съпротивление, налягането в Порт А се повишава. Хидравличната сила, действаща върху макарата на клапана, нараства пропорционално.
Етап 3 - Превключване на клапана и освобождаване на вторичната верига:КогаP_Aдостигне налягането на напукване (обикновено 50-315 бара в зависимост от настройката на пружината), макарата се измества срещу пружината. Това отваря вътрешен проход, пренасочващ потока от порт A към порт B, който след това активира вторичния задвижващ механизъм (напр. захранващ цилиндър).

Пилотно управлявани срещу директно действащи проекти

За приложения с висок дебит (>100 L/min), производителите използватпилотно управлявани конструкцииа не директно действащи типове. Ето инженерната обосновка:

При клапан с директно действие основната макара се управлява директно от пружината и входното налягане. Това изисква aмного твърда пружина с висока силаза справяне с големи сили на потока, което прави вентила обемист и труден за точно регулиране.

A пилотно управляван последователен клапанизползва двуетапен дизайн:

Малкапилотна тапа= 150 bar (предвидено) + 20-80 bar (променливо) = 170-230 bar (действително)
Когато пилотното налягане достигне зададената точка, то се отваря и понижава налягането в контролната камера на основната макара
Това позволява на много по-голямата основна макара да се премества с минимална сила

Практическо предимство:Клапан с пилотно управление може да се справи с 600 L/min при 315 бара, като същевременно използва ръчно регулируема пружина за настройка на налягането. Модели катоСерия DZ-L5Xпостигнете това с капацитет на потока от NG10 (200 L/min) до NG32 (600 L/min).

Типове конфигурация: Вариации на пътя за управление и дренаж

Поведението на последователния клапан зависи основно ототкъде идва управляващият сигналикъдето се оттича пружинната камера. Това създава четири различни конфигурации:

Сравнение на конфигурацията на последователния клапан - пътища за управление и дренаж
Тип конфигурация	Източник на управляващ сигнал	Дренажен път	Формула за налягане при напукване	Най-доброто приложение
Вътрешен контрол, външен дренаж (най-често срещан)	Налягане на порт А (вход).	Резервоар (Y порт) - близо 0 бара	P_{комплект}= Ф_пролетсамо	W = N₆ · FP · CV · Y · √(X · P₁ · ρ₁)
Вътрешен контрол, вътрешен дренаж	Налягане на порт А (вход).	Порт B (изход)	P_{комплект}= Ф_пролет+ П_B	Приложения, при които налягане надолу по веригата P_Bе стабилен и предвидим
Външен контрол, външен дренаж	Порт X (дистанционен пилот)	Резервоар (Y порт)	P_{комплект}въз основа на П_X	Сложни вериги за блокиране, изискващи външни задействащи сигнали
Външен контрол, вътрешен дренаж	Порт X (дистанционен пилот)	Порт B (изход)	Комплекс - зависи от П_Xи П_B	Редки - специализирани приложения за задържане на товари или баланс

Критично проектно правило за външен дренаж

За90% от приложенията за секвениране, трябва да използватеВъншен дренаж (Y порт към резервоар)конфигурация. Ето защо:

Ако по погрешка използвате вътрешен дренаж и веригата надолу по веригата (порт B) има променливо налягане - да речем, че варира между 20-80 бара поради промени в натоварването - вашето налягане на напукване става:

	Pкомплект= Фпролет+ ПB= 150 bar (предвидено) + 20-80 bar (променливо) = 170-230 bar (действително)

това60 бара люлкапри пукнато налягане унищожава цялата логика на последователността на проверката на силата. Вентилът може да се задейства преждевременно при леки натоварвания или да се забави при тежки натоварвания. Винаги насочвайте Y дренажа директно към резервоара, освен ако нямате конкретна инженерна причина, документирана в хидравличната схема.

Клапан за последователност срещу предпазен клапан: Защо подобието на структурата маскира функционалната разлика

Това е едно от най-търсените сравнения - и има защо. И двата клапана използват пружинни макари и реагират на натиск. Но объркването на техните роли може да доведе до катастрофални грешки в дизайна на системата.

Клапан за последователност срещу предпазен клапан - матрица за функционално сравнение
Характеристика	Последователен клапан	Предпазен клапан
Основна функция	Пренасочване на потокаСравнение на конфигурацията на последователния клапан - пътища за управление и дренаж	Ограничаване на налягането- изхвърля излишния поток към резервоара, за да предотврати свръхналягане
Нормално работно състояние	Отваря севременнослед това се затваря след завършване на последователността	Отваря сенепрекъснатокогато системата надхвърли зададената стойност
Функция на изходния порт (B).	, область отворуработна верига(полезен поток)	, область отворурезервоар(загубена енергия/топлина)
Изискване за точност	високо- трябва да се задейства в точна точка за проверка на силата (±5 bar толеранс)	УмеренТипове конфигурация: Вариации на пътя за управление и дренаж
Системна роля	Контролен логически елемент- определякогатосе случват действия	Предпазно устройство- предотвратяваНЕусловията надхвърлят границите
Могат ли да се заменят взаимно?	НЕ- Предпазен клапан би пилеел енергия непрекъснато; последователният клапан няма да предпази от свръхналягане

Аналогия в реалния свят:

A предпазен клапандокато има достатъчна сила на затягане. Това е хардуерно базирана безопасност - никоя софтуерна логика или сензор не може да не успее да я заобиколи.

A последователен клапане като предпазна блокировка на струг - предотвратява стартирането на шпиндела, докато предпазителят на патронника не бъде потвърдено затворен. Налага сепоръчка, а не само ограничаване на налягането.

Еднопосочни последователни вентили: Разрешаване на проблема с обратния поток

Стандартните последователни клапани създават проблем по време на обратния ход: ако обратният поток на вторичния задвижващ механизъм трябва да премине обратно през последователния клапан, той се натъква напълна устойчивост на натиск при напукване.

Пример: Вашият последователен вентил е настроен на 180 бара. По време на прибиране, дори ако имате нужда само от 20 бара, за да изтеглите цилиндъра назад, ще трябва да преодолеете 180 бара, за да получите поток през клапана в обратна посока. Това причинява:

Изключително бавни скорости на прибиране
Огромно генериране на топлина (загубени 160 бара × поток)
Потенциална кавитация в задвижващия механизъм

Решение: Интегриран възвратен клапан

A еднопосочен последователен клапанвключва aпаралелен възвратен клапан(понякога наричана байпасна проверка), която позволявасвободен обратен потокот порт B към порт A. Възвратният клапан обикновено има налягане на пукане от само 0,5-2 бара, което означава:

Посока напред(A→B): Прилага се логиката на вентила с пълна последователност (напукване от 180 бара)
Обратна посока(B→A): Възвратният клапан заобикаля основната макара (напукване на 2 бара)

Това езадължителновъв вериги, където вторичният задвижващ механизъм трябва да се прибира през същия вентил. Производителите предоставятΔP спрямо криви на потоказа пътя на възвратния клапан - проверете това при вашия максимален дебит на обратния поток, за да осигурите приемлив спад на налягането.

Пример за приложение: Верига за затягане и подаване на пробиване

Нека преминем през класическо приложение, което демонстрира защо последователните клапани са незаменими при прецизна работа:

Изискването

Вертикалната бормашина трябва:

Скобадетайла сминимум 150 барасила
Бормашинадетайла само след проверка на затягането
Прибиранесвредлото
Разхлабетедетайла

Защо контролът на позицията се проваля тук

Ако сте използвали краен изключвател на цилиндъра на скобата, той ще се задейства, когато цилиндърътдокосваниядетайла - но преди да се натрупа действителна сила на затягане. Деформиран детайл или разхлабена арматура биха довели до напредване на свредлото в незахваната част, причинявайки:

Изхвърляне на детайла (опасност за безопасността)
Счупени свредла
Отпадъчни части

Дизайн на веригата на последователния клапан

Компоненти:

SV1:Последователен вентил (настройка: 150 бара) във веригата на клемата
Затягащ цилиндър:50 мм отвор
Захранващ цилиндър:32 мм отвор
Освобождаване на налягането:200 бара (безопасност на системата)

Работна логика:

Насочващият вентил захранва:Потокът влиза в цилиндъра на скобата през порт A на SV1
Скобата се простира:Хоча FL керує поведінкою рідини,
Натрупване на налягане:Когато силата на затягане достигне 150 бара (еквивалентно на ~2950 kg сила на затягане за 50 mm отвор), SV1 се отваря.
Захранващият цилиндър се активира:Потокът сега се отклонява към порт B на SV1, придвижвайки напред цилиндъра за подаване на свредлото.
Поддържана сила:Скобата остава под налягане от 150+ бара по време на пробиването.

Критичното прозрение:Систематане може физически да пробиедокато има достатъчна сила на затягане. Това е хардуерно базирана безопасност - никоя софтуерна логика или сензор не може да не успее да я заобиколи.

Критерии за избор: Подходящ вентил за приложение

1. Спецификация на обхвата на налягането

Клапаните за последователност се предлагат в различни настройки на обхвата на налягането, обикновено:

Нисък диапазон:10-50 бара (меко затягане, деликатни части)
Среден диапазон:50-100 бара (общ монтаж)
Висок диапазон:100-200 bar (формоване, пресоване)
Изключително висок диапазон:200-315 бара (тежко щамповане, коване)

Правило за избор:Изберете вентил, чиятообхватът на регулиране обхваща вашата целева зададена точка. Ако имате нужда от 180 бара, изберете вентил с обхват 100-200 бара или 150-315 бара. Не използвайте вентил от 50-315 бара - пружината ще бъде твърде твърда за фина настройка във високия край.

2. Капацитет на потока спрямо спад на налягането

Вентилът трябва да премине вашияЧому голчасті клапани виходять з ладу в управлінні циліндрамибез прекомерен спад на налягането. Производителите предоставятQ-ΔP кривипоказващи загуба на налягане при различни дебити.

Примерна спецификация:

Необходим поток:120 л/мин
Приемливо ΔP:<10 bar (за минимизиране на загубата на енергия)
Избран клапан:NG20 (номинален 400 L/min) - осигурява 5-6 bar ΔP при 120 L/min

Is minic a choimeádann dáileoirí réigiúnacha fardal áitiúil le seachadadh níos tapúla. [BuyRexroth.com](http://buyrexroth.com/) freastalaíonn sé ar cheannaitheoirí ar líne le praghsáil iomaíoch agus loingseoireacht tapa ar chumraíochtaí coitianta. Díríonn Leader Hydraulics ar mhargaí na hÁise le stoc áitiúil agus tacaíocht. Soláthraíonn PHA-Auto sa Téalainn saineolas réigiúnach do shuiteálacha Oirdheisceart na hÁise. Tuigeann na dáileoirí seo an pláta ceapaire comhla seiceála Z2S 6 go críochnúil agus is féidir leo an leagan ceart a mholadh do d'iarratas ar leith.Избор на вентил с точен размер за номиналния поток. Това пренебрегва спада на налягането, който нараства експоненциално при големи дебити. Винаги размерпоне 150% от номиналния дебитپورت های A و B روی یک شیر هیدرولیک بسیار بیشتر از نقاط اتصال ساده هستند. این پورت‌های کاری رابط حیاتی را تشکیل می‌دهند که در آن کنترل هیدرولیک به عملکرد مکانیکی تبدیل می‌شود، جایی که هوشمندی سیستم با واقعیت محرک روبرو می‌شود، و جایی که استراتژی‌های بهره‌وری انرژی موفق یا شکست می‌خورند. در حالی که عملکرد اصلی آنها در سراسر برنامه ها ثابت می ماند - ارائه مسیرهای جریان برگشت پذیر برای کنترل جهت و سرعت محرک - پیاده سازی آنها در سیستم های مدرن پیچیدگی قابل توجهی را نشان می دهد.

3. Изисквания за чистота на течността

Това е мястото, където произлизат много повреди. Пилотно управляваните последователни клапани иматвътрешни отвори и контролни площадкисъс стегнати луфтове като5-10 микрона. Контролните канали на пружинната камера са още по-чувствителни.

Задължителна спецификация за замърсяване:

ISO 4406:20/18/15 или по-добре
NAS 1638:Регулювання Лінійність

Превод: Вашето хидравлично масло трябва да има:

По-малко от 20 000 частици >4μm на 100 ml
По-малко от 4000 частици >6μm на 100 ml
По-малко от 640 частици >14μm на 100 ml

Практическо изпълнение:

Инсталирайте10-микрона абсолютна филтрация(β₁₀ ≥ 200) на обратната линия
Използвайте3-микронни филтрина пилотни дренажни линии (ако външен дренаж)
внедритеанализ на маслото на всеки 500 работни часаຄວາມເມື່ອຍລ້າໃນລະດູໃບໄມ້ປົ່ງຈາກການຂີ່ລົດຖີບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະຄວາມຮ້ອນຂອງການກັບຄືນມາຊ້າຫຼືບໍ່ຄົບຖ້ວນກັບຕໍາແຫນ່ງສູນກາງ. ພາກສ່ວນທີ່ມີຈຸດສູນກາງທີ່ສົ່ງຄືນ spool ໃຫ້ເປັນກາງເທື່ອລະກ້າວເທື່ອລະກ້າວຂອງຮອບວຽນຫຼາຍລ້ານຮອບວຽນ, ຕ້ອງການການທົດແທນຄືນໃຫມ່.

Ако замърсяването надхвърли границите, очаквайте:

Приемливо ΔP:(вентилът не се отваря или затваря)
Дрейф на налягането(вътрешното износване увеличава изтичането)
Лов/трептене(нестабилна пилотна работа)

4. Стандарти за инсталационен интерфейс

Последователните вентили се монтират къмподплочи или колекториспоред индустриалните стандарти:

Общи стандарти за монтаж на последователни вентили
Размер на клапана (NG)	Стандарт за монтаж	Размер на болта	Спец. въртящ момент	Изисква се повърхностно покритие
NG06	ISO 5781 (D03)	M5	6-8 Нм	Ra 0,8 μm
NG10	ISO 5781 (D05) / DIN 24340	M10	65-75 Нм	Ra 0,8 μm
NG20/NG25	ISO 5781 (D07)	M10	75 Нм	Ra 0,8 μm
NG32	ISO 5781 (D08)	M12	110-120 Нм	Ra 0,8 μm

Критично правило за инсталиране:Монтажната повърхносттолерантност към плоскосттрябва да бъде, трябва да използвате. Използвайте прецизно шлифована повърхностна плоча, за да проверите. Всяко изкривяване причинява екструдиране на О-пръстена под налягане от 315 бара, което води до външно изтичане.

Отстраняване на често срещани неизправности

Диагностична матрица на последователна клапа - Симптоми, първопричини и решения
Симптом	Вероятна първопричина	Диагностична проверка	Коригиращи действия
Клапанът се отваря твърде рано (преждевременно превключване)	1. Пролетна умора/отказ 2. Неправилна конфигурация на дренажа 3. Ерозия на пилотния отвор	3. Сменете пилотната секция или пълния клапан 2. Проверете отводите на порт Y към резервоара 3. Проверете позицията на регулиращия винт на пилота	1. Сменете пружинния възел 2. Преконфигурирайте към външен дренаж 3. Сменете пилотната секция или пълния клапан
Вентилът не се отваря (няма вторичен поток)	1. Макара, блокирана от замърсяване 2. Пилотната камера е запушена 3. Настройката е твърде висока	1. Проверете ISO чистотата на маслото 2. Отстранете пилотния капак, проверете отвора 3. Проверете настройката спрямо способността за налягане на системата	1. Почистете/промийте системата, сменете филтрите, евентуално сменете клапана 2. Ултразвукови чисти пилотни части 3. Намалете зададената точка или увеличете налягането на помпата
Силни вибрации/тракащ шум	1. Извънгабаритен пилотен контролен обем 2. Въздух в контролната камера 3. Резонанс с пулсация на помпата	1. Проверете дължината на пилотните линии (X, Y) 2. Обезвъздушете старателно системата 3. Измерете честотата на вибрациите спрямо RPM на помпата	1. Използвайте компактен монтаж на колектора, минимизирайте дължината на линията 2. Инсталирайте вентили за обезвъздушаване във високите точки 3. Инсталирайте импулсен демпфер или променете скоростта на помпата
Настройката на налягането се променя с времето	1. Топлинно разширение на пружината 2. Износване, причиняващо вътрешно изтичане 3. Деградация на уплътнението	1. Следете налягането при различни температури на маслото 2. Измерете изтичането от дренажния порт анализ на маслото на всеки 500 работни часа	1. Използвайте дизайн с температурна компенсация или контролирайте температурата на маслото 2. Сменете износените макари/отвори 3. Сменете уплътненията с правилния материал (NBR за минерално масло, FKM за фосфатен естер)
Външен теч при монтажната повърхност	1. Повредени О-пръстени или грешен материал 2. Монтажната повърхност не е равна (>0,01 mm/100 mm) 3. Неподходящ въртящ момент на болта	1. Проверете О-пръстените за срязвания, подуване 2. Проверете повърхността с индикатор 3. Използвайте динамометричен ключ, за да проверите спецификацията	1. Сменете О-пръстените (съответства на типа течност) 2. Ремонтирайте повърхността за монтиране в скута 3. Затегнете болтовете до 75 Nm (M10) в звездообразен модел

Неуспех на каскадата на замърсяване

Ето типична последователност от повреди, наблюдавана в индустриални системи:

Месец 1-6:Замърсяването с масло бавно нараства от ISO 18/16/13 (приемливо) до 21/19/16 (незначително). Все още няма симптоми.

Месец 7:Последователен клапанстикция(поведение прилепване-приплъзване). Зададената стойност на налягането става непостоянна - понякога 175 бара, понякога 195 бара. Производството отчита "случайни" откази.

Месец 8:Поддръжката увеличава настройката, за да компенсира възприеманата "слаба пружина". Сега настроен на 210 бара. Първичният задвижващ механизъм започва да прегрява (прекомерна сила на затягане).

Месец 9:Вътрешното износване от частици се ускорява. Изтичането се увеличава. Вентилът сега "ловува" - отваря се и се затваря бързо, създавайки хидравлични удари. Маркучите надолу по веригата започват да се повреждат.

Месец 10:детайла - но преди да се натрупа действителна сила на затягане. Деформиран детайл или разхлабена арматура биха довели до напредване на свредлото в незахваната част, причинявайки:

Основна причина: Еднократно решение за удължаване на интервала за смяна на филтъра от 1000 на 1500 часа за „спестяване на разходи“.

Профилактика: Строго спазване на ISO 20/18/15 за чистота чрез правилно филтриране и тримесечно вземане на проби от маслото.

Ключови изводи за системни дизайнери

Последователните клапани проверяват силата, а не позицията.Използвайте ги, когато силата на затягане, силата на натиск или задържането на товара е критична за безопасността.
Конфигурация на външен дренаж- те блокират потока към втори контур, докато първичният контур достигне предварително зададен праг на налягане.
Пилотни проектиса от съществено значение за потоци >100 L/min. Те предлагат по-добра регулируемост и по-ниски работни сили от типовете с директно действие.
Чистотата на течността не подлежи на обсъждане.Посочете ISO 20/18/15 и приложете като минимум абсолютна филтрация от 10 микрона. Бюджет за тримесечен анализ на петрола.
Еднопосочните вентили не са задължителнивъв вериги, където вторичният задвижващ механизъм трябва да се прибере през вентила. Интегрираният възвратен клапан предотвратява големи загуби на енергия.
Размер за 150% от номиналния потокза поддържане на спад на налягането под 10 бара. Това подобрява ефективността и намалява генерирането на топлина.
Прецизността на монтажната повърхност е от значение.Изкривена подложка причинява повреда на О-пръстена под високо налягане. Проверете 0,01 mm/100 mm плоскост.

Когато са правилно избрани, инсталирани и поддържани, хидравличните последователни клапани осигуряват десетилетия надеждно обслужване в налагането на оперативната логика, която поддържа автоматизираните системи безопасни и продуктивни.