ไดอะแกรมวาล์วไฮดรอลิก 2 ทาง

เมื่อคุณดูแผนภาพวงจรไฮดรอลิก แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางจะปรากฏเป็นสัญลักษณ์ที่ง่ายที่สุดในหน้าหนึ่ง กล่องสองกล่องที่เชื่อมต่อกัน ไม่กี่บรรทัด อาจเป็นสัญลักษณ์สปริง แต่องค์ประกอบพื้นฐานนี้ควบคุมการทำงานที่สำคัญที่สุดบางอย่างในระบบอุตสาหกรรม ตั้งแต่การยึดบูมเครนขนาด 50 ตันในตำแหน่งไปจนถึงการปกป้องปั๊มราคาแพงจากแรงดันที่พุ่งสูงขึ้น

วาล์วไฮดรอลิก 2 ทางหรือที่เรียกว่าวาล์ว 2/2 มีสองพอร์ตและสองตำแหน่ง สัญกรณ์อาจดูเป็นนามธรรมในตอนแรก แต่เป็นไปตามรูปแบบที่เป็นตรรกะ ตัวเลขแรกจะบอกคุณว่าวาล์วมีกี่พอร์ต (ที่ของไหลเข้าและออก) และตัวเลขตัวที่สองจะบอกคุณว่าวาล์วสามารถรับตำแหน่งได้กี่ตำแหน่ง ในกรณีของแผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทาง เรากำลังเผชิญกับตรรกะไบนารี่พื้นฐานที่สุดในกำลังของไหล: การไหลหรือไม่มีการไหล

คิดถึงก๊อกน้ำห้องครัวของคุณ เมื่อคุณหมุนที่จับ คุณกำลังใช้งานวาล์วสองทางพื้นฐาน น้ำไหลหรือไม่ไหลเลย วาล์วอุตสาหกรรม 2/2 ทำงานบนหลักการเดียวกัน ยกเว้นว่าอาจควบคุมน้ำมันไฮดรอลิกได้ 3,530 ลิตรต่อนาทีที่ความดัน 630 บาร์ แทนที่จะเป็นน้ำประปาที่ 4 บาร์

การอ่านสัญลักษณ์ไดอะแกรมวาล์วไฮดรอลิกมาตรฐาน 2 ทาง

อุตสาหกรรมไฮดรอลิกใช้ ISO 1219-1 เป็นมาตรฐานสากลสำหรับสัญลักษณ์วงจร เรื่องนี้สำคัญเนื่องจากวิศวกรในเยอรมนีจำเป็นต้องเข้าใจไดอะแกรมที่วาดในญี่ปุ่นโดยไม่เกิดความสับสน มาตรฐานกำหนดว่าสัญลักษณ์แสดงถึงการทำงาน ไม่ใช่รูปลักษณ์ภายนอก คุณไม่ได้ดูรูปวาล์วจริง คุณกำลังดูแผนผังการทำงานของวาล์วทำอะไรกับการไหลของของไหล

ในแผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทาง แต่ละตำแหน่งการทำงานจะมีกล่องสี่เหลี่ยมของตัวเอง เนื่องจากเรามีสองตำแหน่ง คุณจะเห็นกล่องสองกล่องเคียงข้างกันเสมอ กล่องที่อยู่ใกล้กับสัญลักษณ์สปริงหรือกลไกการคืนอื่นๆ มากที่สุดจะแสดงตำแหน่งที่เหลือ ซึ่งเป็นสถานะที่วาล์วตั้งอยู่เมื่อไม่มีใครเปิดใช้งาน อีกกล่องจะแสดงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเปิดใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นการกดปุ่ม การกระตุ้นโซลินอยด์ หรือใช้แรงดันนำร่อง

ภายในกล่องเหล่านี้ เส้นและสัญลักษณ์ที่เรียบง่ายจะบอกคุณทุกอย่างเกี่ยวกับเส้นทางการไหล เส้นตรงหรือลูกศรหมายความว่าของไหลสามารถผ่านตำแหน่งนั้นได้ สัญลักษณ์ "T" ซึ่งดูเหมือนเส้นตั้งฉากกับเส้นทางการไหล หมายความว่าพอร์ตถูกบล็อก หากคุณเห็นแผนภาพวาล์วไฮดรอลิก 2 ทางพร้อมตัว "T" ในกล่องตำแหน่งพัก แสดงว่าคุณกำลังดูวาล์วปิดตามปกติ รูปแบบตรงกันข้าม โดยที่ "T" อยู่ในตำแหน่งเปิดใช้งาน แสดงว่าวาล์วเปิดตามปกติ

วิธีการเปิดใช้งานจะปรากฏนอกกรอบ สัญลักษณ์ขดลวดโซลินอยด์หมายถึงการควบคุมทางไฟฟ้า สปริงแสดงการกลับทางกล เส้นประที่ชี้ไปที่วาล์วบ่งบอกถึงการควบคุมแรงดันไพล็อต โดยที่สัญญาณไฮดรอลิกที่แยกจากกันจะเคลื่อนวาล์วแทนแรงทางกลหรือไฟฟ้าโดยตรง

ป้ายท่าเรือก็เป็นไปตามมาตรฐานของตัวเองเช่นกัน โดยทั่วไปคุณจะเห็น "P" สำหรับช่องแรงดันเข้า (การเชื่อมต่อปั๊ม) และ "A" สำหรับพอร์ตการทำงาน (การเชื่อมต่อแอคชูเอเตอร์) บางครั้งคุณจะเห็น "T" สำหรับการคืนรถถัง รหัสตัวอักษรเหล่านี้มีความสอดคล้องกันในทุกผู้ผลิต แม้ว่าไดอะแกรมของยุโรปแบบเก่าอาจใช้ตัวเลขแทนก็ตาม ISO 9461 สร้างมาตรฐานให้กับการระบุพอร์ตเหล่านี้ เพื่อลดความสับสนระหว่างการติดตั้งและการบำรุงรักษา

ประเภทโครงสร้าง: การออกแบบ Poppet และ Spool ในวาล์ว 2 ทาง

เมื่อคุณเลื่อนแผนภาพวาล์วไฮดรอลิก 2 ทางบนกระดาษไปยังส่วนประกอบทางกายภาพจริง คุณจะพบกับกลไกภายในที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานสองประการ ทางเลือกระหว่างก้านวาล์ว (หรือที่เรียกว่าวาล์วบ่า) และโครงสร้างแกนม้วนจะกำหนดว่าวาล์วของคุณสามารถรับน้ำหนักคงที่ได้นานหลายชั่วโมงโดยไม่มีการเคลื่อนตัวหรือจัดการการหมุนเวียนอย่างรวดเร็วที่ความถี่สูงหรือไม่

ก้านวาล์วใช้องค์ประกอบรูปทรงกรวยหรือรูปทรงดิสก์ที่กดกับบ่าที่เข้าคู่กัน เมื่อปิด โลหะจะพบกับโลหะโดยมีแรงสปริงอยู่ด้านหลัง สิ่งนี้สร้างสิ่งที่อุตสาหกรรมเรียกว่าการรั่วไหลที่เกือบเป็นศูนย์ น้ำมันไฮดรอลิกไม่สามารถเล็ดลอดผ่านวาล์วก้านที่ปิดสนิทได้แม้จะอยู่ภายใต้แรงดัน 400 บาร์ก็ตาม ทำให้วาล์ว 2 ทางแบบก้านโยกเป็นตัวเลือกเดียวสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย เช่น วงจรรับน้ำหนักบนแพลตฟอร์มงานทางอากาศหรือเครนเคลื่อนที่

มาตรฐานการรั่วไหลของ FCI 70-2 เป็นตัวกำหนดปริมาณประสิทธิภาพนี้ Class IV ยอมให้เกิดการรั่วไหลได้เทียบเท่ากับ 0.01% ของพิกัดความสามารถ ซึ่งทำงานได้ดีสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไป แต่เมื่อคุณต้องการการรักษาความปลอดภัยแบบสมบูรณ์ คุณจะต้องระบุคลาส V หรือคลาส VI คลาส VI ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการจำแนกประเภทเบาะนั่งแบบนุ่ม อนุญาตให้มีการรั่วไหลได้เพียงมิลลิลิตรต่อนาที แม้ว่าจะใช้แรงดันต่างกันเต็มที่ก็ตาม มีเพียงวาล์วก้านเท่านั้นที่สามารถบรรลุพิกัดเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจากกลไกการปิดผนึกไม่ได้ขึ้นอยู่กับระยะห่างทางกลไกที่แน่นซึ่งทำให้เกิดการสึกหรออย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

สปูลวาล์วใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป แกนกลางทรงกระบอกที่กลึงอย่างแม่นยำจะเลื่อนอยู่ภายในรูที่มีความแม่นยำพอๆ กัน ไหลลงบนแกนสปูลบล็อก ในขณะที่ร่องอนุญาต ระยะห่างระหว่างแกนม้วนและแกนต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่น แต่เล็กพอที่จะลดการรั่วซึมได้ การประนีประนอมโดยธรรมชาตินี้หมายความว่าสปูลวาล์วรั่วไหลภายในในระดับหนึ่งเสมอ

แต่การออกแบบสปูลก็มีข้อดีในตัวเอง เวลาตอบสนองมีแนวโน้มที่จะสม่ำเสมอและคาดเดาได้มากขึ้น ต้นทุนการผลิตลดลงสำหรับการใช้งานแบบเปิด-ปิดแบบธรรมดา ในระบบที่การรั่วไหลไม่สำคัญ เช่น การแยกวงจรชั่วคราวระหว่างการบำรุงรักษา วาล์ว 2 ทางแบบสปูลจะทำงานได้ดีอย่างสมบูรณ์แบบด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า

ความแตกต่างของประสิทธิภาพจะปรากฏอย่างชัดเจนในการใช้งานจริง ติดตั้งสปูลวาล์วบนกระบอกสูบแนวตั้งที่รองรับโหลดแบบแขวน และคุณจะวัดค่าความคลาดเคลื่อนลดลงเป็นเวลาหลายชั่วโมง เนื่องจากการรั่วไหลภายในทำให้น้ำมันไหลผ่านได้ ติดตั้งวาล์วก้านวาล์วคลาส VI และกระบอกสูบนั้นจะล็อคอยู่ในตำแหน่งเป็นเวลาหลายวัน แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางอาจดูเหมือนกันสำหรับทั้งสองแบบ แต่ความเป็นจริงทางวิศวกรรมแตกต่างอย่างสิ้นเชิง

การตอบสนองแบบไดนามิกก็แตกต่างกันเช่นกัน ก้านวาล์วเปิดและปิดอย่างรวดเร็วเนื่องจากระยะชักสั้น คุณเพียงแค่ยกกรวยออกจากที่นั่ง โดยไม่เลื่อนแกนม้วนผ่านหลายพอร์ต ทำให้วาล์วแบบก้านโยก 2 ทางเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเริ่มต้นการไหลทันที เช่น วงจรปิดฉุกเฉินหรือการป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

การใช้งานวงจรวิกฤติโดยใช้ไดอะแกรมวาล์วไฮดรอลิก 2 ทาง

คุณค่าที่แท้จริงของการทำความเข้าใจไดอะแกรมวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางจะชัดเจนเมื่อคุณเห็นว่าส่วนประกอบเหล่านี้แก้ไขปัญหาทางวิศวกรรมที่เกิดขึ้นจริงได้ที่ไหน การใช้งานบางอย่างจำเป็นต้องมีคุณลักษณะเฉพาะที่วาล์ว 2/2 มีให้อย่างแน่นอน

วงจรการถือครองโหลดและการถ่วงดุล

ลองนึกภาพบูมขุดที่ถือถังเต็มถังขึ้นไปในอากาศสูงสามเมตร กระบอกไฮดรอลิกที่รองรับน้ำหนักนั้นจะต้องไม่เลื่อนลงไปแม้แต่หนึ่งมิลลิเมตร แม้จะเป็นเวลาหลายชั่วโมง แม้ว่าท่อไฮดรอลิกจะมีรอยรั่วเล็กน้อยก็ตาม ซึ่งต้องใช้เช็ควาล์วที่ควบคุมโดยนักบิน ซึ่งเป็นองค์ประกอบพิเศษ 2 ทางที่แสดงในแผนภาพวงจร โดยมีเส้นประเพิ่มเติมที่ระบุถึงพอร์ตควบคุมของไพล็อต

เช็ควาล์วที่ควบคุมด้วยไพล็อต (POCV) ช่วยให้ไหลอย่างอิสระในทิศทางเดียว โดยเติมลงในกระบอกสูบเมื่อบูมสูงขึ้น แต่ในทิศทางตรงกันข้าม การไหลจะถูกปิดกั้นโดยสิ้นเชิงจนกว่าแรงดันของนักบินจะมาถึงผ่านสายควบคุม แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางแสดงสิ่งนี้เป็นสัญลักษณ์เช็ควาล์วมาตรฐานบวกกับเส้นนำร่อง เมื่อผู้ปฏิบัติงานสั่งให้บูมลดระดับลง แรงดันของนักบินจะยกส่วนประกอบซีลขึ้นโดยอัตโนมัติ เพื่อควบคุมการจ่ายน้ำมัน

ลักษณะการรั่วซึมเป็นศูนย์ของโครงสร้างก้านทำให้ POCV ทำงานได้ อัตราการรั่วไหลเพียงเล็กน้อยก็ทำให้บูมจมลงอย่างช้าๆ แต่ POCV มีข้อจำกัด ไม่ใช่อุปกรณ์วัดแสง พวกเขากำลังปิดสนิทหรือเปิดเต็มที่ เมื่อลดภาระหนักที่ได้รับความช่วยเหลือจากแรงโน้มถ่วง POCV แบบธรรมดาอาจทำให้เกิดการเคลื่อนไหวกระตุกเนื่องจากวาล์วเคลื่อนที่ระหว่างสถานะเปิดและปิด

นี่คือที่มาของวาล์วถ่วงดุล วาล์วถ่วงดุลเป็นองค์ประกอบ 2 ทางที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งรวมเช็ควาล์วสำหรับการไหลอิสระในทิศทางเดียวเข้ากับวาล์วระบายที่ควบคุมความดันสำหรับเส้นทางกลับ แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางสำหรับวาล์วถ่วงดุลแสดงองค์ประกอบการทำงานสามส่วน ได้แก่ เช็ควาล์ว องค์ประกอบระบาย และลูกสูบไพล็อตที่ช่วยลดแรงดันในการเปิดวาล์วระบาย

เมื่อผู้ปฏิบัติงานเริ่มการเคลื่อนที่ลดระดับลง แรงดันนำร่องจากวาล์วควบคุมทิศทางจะกระทำต่อลูกสูบนำร่อง สัญญาณนำร่องนี้รวมกับแรงดันที่เกิดจากโหลดเพื่อปรับวาล์วระบายและสูบจ่ายการไหลย้อนกลับ ผลลัพธ์ที่ได้คือการลงทางเรียบที่ควบคุมได้แม้บรรทุกของหนักเกินพิกัด ด้วยการติดตั้งวาล์วถ่วงดุลที่แอคชูเอเตอร์โดยตรง แทนที่จะติดตั้งที่วาล์วควบคุมหลัก คุณจะกำหนดขอบเขตความรับผิดชอบในการควบคุมการไหลให้ตรงจุดที่สำคัญที่สุด

วงจรการชาร์จและการขนถ่ายแบบสะสม

ในระบบที่ใช้ปั๊มแบบแทนที่คงที่พร้อมตัวสะสมไฮดรอลิก คุณต้องมีวาล์วขนถ่ายแบบพิเศษ 2 ทางเพื่อจัดการการไหลของปั๊มอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อหม้อสะสมมีประจุเต็ม การปั๊มต่อไปเพื่อต้านแรงดันนั้นจะสิ้นเปลืองพลังงานและสร้างความร้อน วาล์วขนถ่ายจะแก้ปัญหานี้โดยเปลี่ยนทิศทางการไหลของปั๊มไปยังถังที่แรงดันใกล้ศูนย์เมื่อชาร์จตัวสะสมแล้ว

วาล์วชาร์จตัวสะสมทั่วไปคือองค์ประกอบคาร์ทริดจ์สองขั้นตอนที่มีระยะนำร่องก้านควบคุมและระยะหลักของแกนหมุน แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางแสดงการเชื่อมต่อการไหลของปั๊ม (P) กับหม้อสะสมหรือถัง (A และ B) เมื่อความดันของระบบลดลงต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ "เปิด" เนื่องจากการใช้แอคชูเอเตอร์ วาล์วจะบล็อกการคืนถัง ทำให้ปั๊มไหลกลับเข้าสู่การชาร์จแบบสะสม เมื่อความดันเพิ่มขึ้นถึงจุดที่ตั้งไว้ "ปิด" วาล์วจะเลื่อนเพื่อขนถ่ายปั๊ม

ซึ่งต้องใช้คุณลักษณะการเปลี่ยนเกียร์แบบนุ่มนวลและการหน่วงที่เหมาะสมในการออกแบบ การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันระหว่างการบรรทุกและการขนถ่ายจะสร้างแรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งสร้างความเสียหายให้กับปั๊มและข้อต่อความเค้น วาล์วขนถ่ายที่ได้รับการออกแบบอย่างดีประกอบด้วยห้องหน่วงภายในที่ชะลอการเคลื่อนที่ของสวิตช์ โดยกระจายการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไปหลายมิลลิวินาทีแทนที่จะเป็นการสแน็ปทันที

การควบคุมการไหลสำหรับการควบคุมความเร็ว

วาล์วควบคุมการไหลแบบไฮดรอลิก 2 ทางปรากฏในแผนภาพวงจรพร้อมสัญลักษณ์จำกัดคันเร่ง ซึ่งแสดงเป็นเส้นมุมหรือเส้นโค้งสองเส้นที่สร้างเป็นทางแคบ คันเร่งแบบปรับได้จะเพิ่มลูกศรแนวทแยงผ่านสัญลักษณ์จำกัด ซึ่งบ่งบอกถึงพื้นที่ปากที่แปรผัน วาล์วเหล่านี้ควบคุมความเร็วของแอคชูเอเตอร์โดยการจำกัดอัตราการไหลแทนที่จะปิดกั้นโดยสิ้นเชิง

ความสัมพันธ์ระหว่างการไหลและความเร็วเป็นไปตามพื้นฐานของไฮดรอลิก สำหรับกระบอกสูบที่กำหนด ความเร็วจะเท่ากับอัตราการไหลหารด้วยพื้นที่ลูกสูบ ด้วยการจำกัดการไหลผ่านรูที่ปรับได้ คุณจะควบคุมความเร็วของกระบอกสูบได้โดยตรง คันเร่งทำให้เกิดแรงดันตกคร่อม และการไหลผ่านข้อจำกัดนั้นจะขึ้นอยู่กับรากที่สองของความแตกต่างของแรงดันที่ส่งผ่าน

วาล์วควบคุมการไหลขั้นสูง 2 ทางมีการชดเชยแรงดัน แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นองค์ประกอบควบคุมแรงดันเพิ่มเติม โดยปกติจะแสดงด้วยลูกศรที่บ่งบอกถึงลูกสูบชดเชย ตัวชดเชยนี้จะปรับการเปิดปีกผีเสื้อโดยอัตโนมัติเพื่อรักษาอัตราการไหลที่คงที่โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันโหลด หากไม่มีการชดเชย กระบอกสูบจะช้าลงเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นเนื่องจากแรงดันโหลดที่สูงขึ้นจะช่วยลดส่วนต่างของปีกผีเสื้อ ด้วยการชดเชย วาล์วจะรักษาความเร็วของกระบอกสูบให้คงที่แม้ว่าโหลดจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากก็ตาม

เทคโนโลยีวาล์วคาร์ทริดจ์และการควบคุมความหนาแน่นสูง

เมื่อคุณต้องการเปลี่ยนอัตราการไหลที่สูงมากในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางอาจแสดงองค์ประกอบแบบตลับแทนที่จะเป็นวาล์วแบบติดตั้งที่ตัวถังทั่วไป วาล์วแบบคาร์ทริดจ์หรือที่เรียกว่าองค์ประกอบลอจิกสลิปอิน แสดงถึงแนวทางที่ซับซ้อนในการควบคุมไฮดรอลิกที่เพิ่มความหนาแน่นของกำลังสูงสุด

วาล์วคาร์ทริดจ์โดยพื้นฐานแล้วคือโมดูลลอจิกไฮดรอลิกที่เสียบเข้าไปในท่อร่วมและควบคุมโดยแผ่นปิดที่แยกจากกัน สัญลักษณ์แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางมีลักษณะคล้ายกับวาล์วมาตรฐาน แต่การใช้งานทางกายภาพแตกต่างอย่างสิ้นเชิง แทนที่จะมียูนิตในตัวเองที่มีพอร์ตแบบเกลียว คุณจะมีคาร์ทริดจ์ทรงกระบอกที่หยดลงในช่องที่กลึงด้วยเครื่องจักรอย่างแม่นยำ ท่อประปาทั้งหมดอยู่ภายในบล็อกท่อร่วม

สถาปัตยกรรมนี้ช่วยให้มีความสามารถในการไหลสูงสุด วาล์วแบบตลับอุตสาหกรรม 2 ทางจัดการได้มากถึง 3,530 ลิตรต่อนาที ในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันตกที่ต่ำมาก ซึ่งมักจะต่ำกว่า 1 บาร์แม้ที่อัตราการไหลสูงสุด การไหลสูงและมีแรงดันตกคร่อมต่ำส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การสูญเสียแรงดันที่น้อยลงหมายถึงการสร้างความร้อนน้อยลงและต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลง

หลักการควบคุมใช้การขยายสัญญาณนำร่อง วาล์วนำร่องขนาดเล็กซึ่งอาจเปลี่ยนเพียงไม่กี่ลิตรต่อนาที จะควบคุมน้ำมันแรงดันสูงที่เคลื่อนก้านวาล์วหลัก ซึ่งจะแยกกำลังควบคุมออกจากกำลังไหลหลัก คุณสามารถเปลี่ยนพลังงานไฮดรอลิกได้หลายร้อยกิโลวัตต์โดยใช้โซลินอยด์ขนาดเล็กที่กินไฟประมาณ 20 วัตต์

การออกแบบคาร์ทริดจ์ยังสร้างคุณสมบัติการวินิจฉัยอีกด้วย โดยทั่วไปแล้วจะครอบคลุมส่วนควบคุมรวมถึงพอร์ตการตรวจจับการรั่วไหลและหน้าต่างการตรวจสอบ เมื่อซีลภายในเริ่มล้มเหลว น้ำมันที่รั่วไหลจะปรากฏขึ้นที่พอร์ตการวินิจฉัยเหล่านี้ ก่อนที่ประสิทธิภาพของระบบจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด การเตือนล่วงหน้านี้ป้องกันการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญประการหนึ่งคือข้อกำหนดการจัดหาอุปกรณ์นำร่อง แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางจำเป็นต้องแสดงแหล่งแรงดันนำร่อง วาล์วคาร์ทริดจ์บางตัวสามารถทำงานได้ตามปกติเปิดหรือปิดตามปกติ ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของนักบิน การออกแบบแผ่นปิดจะกำหนดตรรกะ ในขณะที่ตัวคาร์ทริดจ์เองยังคงเหมือนเดิม ความเป็นโมดูลนี้ช่วยลดความต้องการสินค้าคงคลังเนื่องจากหมายเลขชิ้นส่วนตลับหมึกเดียวทำหน้าที่ได้หลายอย่าง

การกระตุ้นโซลินอยด์: แบบตรงเทียบกับแบบใช้นักบิน

แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางแสดงวิธีการสั่งงานด้วยสัญลักษณ์ที่อยู่นอกกล่องตำแหน่ง วาล์วที่ควบคุมด้วยโซลินอยด์จะปรากฏพร้อมสัญลักษณ์คอยล์ แต่กราฟิกที่เรียบง่ายนั้นซ่อนตัวเลือกการออกแบบที่สำคัญซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบ

โซลินอยด์วาล์วที่ออกฤทธิ์โดยตรงใช้แรงแม่เหล็กไฟฟ้าในการเคลื่อนย้ายส่วนประกอบวาล์วโดยตรง เมื่อคุณเพิ่มพลังให้กับขดลวด สนามแม่เหล็กจะดึงเกราะที่ผลักก้านหรือแกนม้วน วาล์วเหล่านี้ตอบสนองอย่างรวดเร็ว โดยมักจะเกิดขึ้นภายในมิลลิวินาที เนื่องจากไม่มีขั้นตอนที่อยู่ระหว่างกลาง แต่แรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่จะจำกัดขนาดของวาล์ว วาล์วที่ใหญ่ขึ้นจำเป็นต้องมีโซลินอยด์ที่ใหญ่กว่า ซึ่งกินพลังงานไฟฟ้ามากกว่าและสร้างความร้อนมากกว่า

โซลินอยด์วาล์วที่ควบคุมโดยนักบินใช้แนวทางสองขั้นตอน โซลินอยด์จะเคลื่อนวาล์วนำร่องขนาดเล็ก ซึ่งจะควบคุมแรงดันไฮดรอลิกเพื่อเคลื่อนย้ายส่วนประกอบวาล์วหลัก สิ่งนี้ใช้ประโยชน์จากการคูณแรงไฮดรอลิก โซลินอยด์พลังงานต่ำขนาดเล็กควบคุมนักบินที่จะเปลี่ยนน้ำมันแรงดันสูงที่ขับเคลื่อนแกนหลักหรือก้านวาล์วขนาดใหญ่ ผลลัพธ์ก็คือวาล์ว 2 ทางที่ควบคุมโดยนักบินสามารถรองรับอัตราการไหลที่สูงกว่าการออกแบบที่ออกฤทธิ์โดยตรงมาก

ข้อเสียคือเวลาตอบสนอง วาล์วที่ควบคุมโดยไพล็อตจะตอบสนองช้าลงเนื่องจากสเตจนำร่องจะต้องเคลื่อนที่ก่อน จากนั้นจึงเพิ่มแรงดันในห้องควบคุม จากนั้นรอให้องค์ประกอบหลักเปลี่ยน ความล่าช้าที่เพิ่มเข้ามานี้อาจเป็นเพียง 20 ถึง 50 มิลลิวินาที แต่ในระบบอัตโนมัติความเร็วสูงหรือการควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ มิลลิวินาทีเหล่านั้นมีความสำคัญ

ในทางปฏิบัติ โซลินอยด์วาล์วแบบออกฤทธิ์โดยตรงทำงานได้ดีถึงประมาณ 80 ลิตรต่อนาทีที่แรงดันมาตรฐานอุตสาหกรรม นอกเหนือจากนั้น โดยทั่วไปแล้ว คุณจะต้องมีการดำเนินการนำร่อง แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางไม่ได้ระบุประเภทเสมอไป ดังนั้นคุณจึงต้องตรวจสอบเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตเมื่อเวลาตอบสนองเป็นสิ่งสำคัญ

ขั้นแรกให้ตรวจสอบว่าปัญหาอยู่ที่วาล์ว 2 ทางจริงๆ หรือที่อื่นๆ ในวงจร เชื่อมต่อเกจวัดความดันที่ทางออกของวาล์ว และสังเกตการสลายตัวของแรงดัน หากแรงดันลดลงอย่างต่อเนื่องโดยที่แอคชูเอเตอร์ล็อคอยู่ แสดงว่ามีบางอย่างรั่วไหล หากแรงดันคงที่แต่แอคทูเอเตอร์ยังคงลอยอยู่ แสดงว่าเกิดการรั่วไหลที่ปลายน้ำ ซึ่งอาจข้ามซีลลูกสูบของแอคทูเอเตอร์

เกณฑ์การคัดเลือกและข้อกำหนดทางเทคนิค

เมื่อคุณออกแบบวงจรและตัดสินใจว่าจะระบุวาล์วไฮดรอลิก 2 ทางตัวใด แผนภาพจะแจ้งฟังก์ชันลอจิก แต่ไม่ใช่ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ พารามิเตอร์หลักหลายตัวกำหนดว่าวาล์วจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในการใช้งานของคุณหรือไม่

แรงดันใช้งานสูงสุดเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดของโครงสร้าง วาล์วที่พิกัด 350 บาร์จะล้มเหลวอย่างร้ายแรงหากคุณมีแรงดันเกินนั้นอย่างมาก แต่ระดับความกดดันเพียงอย่างเดียวไม่ได้บอกเรื่องราวทั้งหมด วาล์วบางชนิดจะรักษาอัตราการไหลไว้ที่ความดันหนึ่งเท่านั้น จากนั้นลดอัตราลงเมื่อความดันเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเสียรูปของระยะห่างภายในหรือการบีบอัดซีล

ความสามารถในการไหลต้องมีการจับคู่อย่างระมัดระวังกับความต้องการของระบบ วาล์วที่มีขนาดเล็กเกินไปจะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมมากเกินไป ซึ่งจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานและสร้างความร้อน วาล์วขนาดใหญ่มีราคาสูงกว่าและอาจทำให้การควบคุมไม่เสถียร ค่าสัมประสิทธิ์วาล์ว (Cv) จะวัดปริมาณการไหลที่ไหลผ่านสำหรับแรงดันตกคร่อมที่กำหนด คุณคำนวณ Cv ที่ต้องการจากอัตราการไหลและการสูญเสียแรงดันที่ยอมรับได้ จากนั้นเลือกวาล์วที่ตรงตามข้อกำหนดนั้นโดยมีค่าเผื่อความปลอดภัยอยู่บ้าง

การจำแนกประเภทการรั่วไหลมีความสำคัญมากที่สุดในการใช้งานที่ต้องรับน้ำหนักบรรทุก หากแผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางของคุณแสดงวาล์วที่ต้องป้องกันการเคลื่อนตัวของโหลด ให้ระบุคลาส V หรือคลาส VI สำหรับการแยกส่วนอย่างง่ายระหว่างการบำรุงรักษา คลาส IV ก็เพียงพอแล้ว ความแตกต่างของต้นทุนระหว่างประเภทการรั่วไหลอาจมีมาก ดังนั้นอย่าระบุมากเกินไปโดยไม่จำเป็น

เวลาตอบสนองกลายเป็นเรื่องสำคัญในสายการผลิตอัตโนมัติหรืออุปกรณ์เคลื่อนที่ ซึ่งรอบเวลาเป็นตัวกำหนดความสามารถในการผลิต หากบูมขุดของคุณจำเป็นต้องหยุดเคลื่อนที่ภายใน 100 มิลลิวินาทีเมื่อผู้ควบคุมปล่อยจอยสติ๊ก ตัวเลือกวาล์วของคุณจะต้องรองรับจังหวะนั้น พิจารณาทั้งเวลาในการเปลี่ยนวาล์วและเวลาที่ต้องใช้ในการสร้างแรงดันหรือยุบตัวในวงจร

ความเข้ากันได้ของของไหลไม่สามารถต่อรองได้ ซีลไนไตรล์มาตรฐาน (NBR) ทำงานได้ดีกับน้ำมันไฮดรอลิกจากปิโตรเลียม แต่จะบวมและเสียหายในของเหลวสังเคราะห์บางชนิด หากคุณกำลังใช้น้ำมันไฮดรอลิกที่มีเอสเทอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพหรือน้ำ-ไกลคอลที่ทนไฟ ให้ตรวจสอบความเข้ากันได้ของซีลอย่างชัดเจน วัสดุซีลที่ไม่ถูกต้องทำให้เกิดความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ แม้ว่าข้อกำหนดอื่นๆ ทั้งหมดจะถูกต้องก็ตาม

อุณหภูมิในการทำงานส่งผลต่ออายุการใช้งานของซีลและความหนืดของของเหลว ความหนืดของน้ำมันไฮดรอลิกเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิ -20°C น้ำมัน ISO VG 46 ของคุณอาจมีความหนาเท่ากับน้ำผึ้ง ที่อุณหภูมิ 80°C มันจะไหลเหมือนน้ำ การเปลี่ยนแปลงความหนืดนี้ส่งผลต่อแรงดันตกผ่านวาล์วและอาจส่งผลต่อเวลาตอบสนอง วาล์วควบคุมการไหลแบบ 2 ทางบางชนิดใช้รูที่มีขอบแหลมคมโดยเฉพาะ เนื่องจากการไหลผ่านขอบที่แหลมคมนั้นขึ้นอยู่กับความหนืดน้อยกว่าการไหลผ่านช่องทางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กยาว

การแก้ไขปัญหาทั่วไปเกี่ยวกับวงจรวาล์ว 2 ทาง

แม้ว่าไดอะแกรมวาล์วไฮดรอลิก 2 ทางของคุณจะถูกวาดอย่างถูกต้องและคุณได้เลือกส่วนประกอบที่เหมาะสม ปัญหาก็อาจเกิดขึ้นได้ระหว่างการทำงาน การทำความเข้าใจโหมดความล้มเหลวทั่วไปช่วยให้วินิจฉัยได้อย่างรวดเร็ว และป้องกันไม่ให้ปัญหาเล็กๆ น้อยๆ กลายเป็นความล้มเหลวที่มีราคาแพง

การปนเปื้อนและการสลายตัวของการตอบสนอง

การปนเปื้อนของของไหลเป็นสาเหตุหลักของปัญหาประสิทธิภาพของวาล์ว เมื่อน้ำมันไฮดรอลิกปนเปื้อนอนุภาคหรือความหนืดลดลงจากการสลายเนื่องจากความร้อน จะมีอาการหลายอย่างเกิดขึ้น การตอบสนองที่เชื่องช้ามักเป็นสัญญาณแรก อนุภาคสิ่งสกปรกจะเกาะอยู่ในช่องว่างเล็กๆ ระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่ทำให้การทำงานของวาล์วช้าลง วาล์วที่ควรเลื่อนใน 15 มิลลิวินาทีอาจใช้เวลา 50 มิลลิวินาทีเมื่อเกิดการปนเปื้อน

ความล่าช้าเล็กน้อยที่ดูเหมือนเกิดขึ้นผ่านระบบ ในการผลิตแบบอัตโนมัติ มิลลิวินาทีพิเศษของทุกๆ รอบจะรวมกันเท่ากับการสูญเสียการผลิต ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ การตอบสนองของผู้ปฏิบัติงานรู้สึกเชื่องช้า ส่งผลให้ความแม่นยำของตำแหน่งลดลง ที่แย่กว่านั้นคือการปิดวาล์วล่าช้าทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้นเนื่องจากแอคทูเอเตอร์ที่กำลังเคลื่อนที่เผชิญกับแรงต้านอย่างกะทันหัน ทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่ทำให้ข้อต่อและท่ออ่อนล้า

มาตรฐานความสะอาด ISO 4406 ตรวจวัดปริมาณการปนเปื้อนของอนุภาค ระบบไฮดรอลิกอุตสาหกรรมทั่วไปอาจกำหนดเป้าหมายไปที่ 19/17/14 ซึ่งระบุจำนวนอนุภาคสูงสุดที่ขนาด 4, 6 และ 14 ไมครอน แต่เซอร์โววาล์วและวาล์วสัดส่วนประสิทธิภาพสูงต้องการของเหลวที่สะอาดกว่ามาก อาจจะ 16/14/11 เมื่อน้ำมันเกินขีดจำกัดเหล่านี้ ประสิทธิภาพของวาล์วก็จะลดลงอย่างเห็นได้ชัด

การวิเคราะห์น้ำมันและการเปลี่ยนไส้กรองเป็นประจำจะรักษาเวลาตอบสนองของวาล์ว ระบบกรองคุณภาพสูงชดใช้อย่างรวดเร็วโดยการป้องกันปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการปนเปื้อน ระบบขั้นสูงบางระบบมีเครื่องนับอนุภาคแบบออนไลน์ที่แจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานเมื่อการปนเปื้อนถึงระดับคำเตือน ซึ่งช่วยให้สามารถดำเนินการป้องกันก่อนที่ประสิทธิภาพของวาล์วจะลดลง

การพูดคุยของ Valve และความไม่เสถียรแบบไดนามิก

เสียงพูดของวาล์วอธิบายการเปิดและปิดซ้ำๆ อย่างรวดเร็วรอบๆ จุดปฏิบัติการ คุณจะได้ยินเสียงดังกล่าวเป็นเสียงหึ่งหรือเสียงทุบ และอาจทำลายส่วนประกอบของวาล์วผ่านการหมุนเวียนเชิงกลอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปการพูดคุยจะบ่งชี้ถึงขนาดวาล์วที่ไม่ถูกต้องหรือความแตกต่างของแรงดันของระบบไม่เพียงพอ ไม่ใช่ความล้มเหลวของส่วนประกอบ

เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การไหลของวาล์วไม่ตรงกับความต้องการการไหลที่แท้จริงของระบบ วาล์วจะทำงานในบริเวณเส้นโค้งการไหลที่ไม่เสถียร ความผันผวนของแรงดันเล็กน้อยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งอย่างมาก ทำให้เกิดการสั่นไหว วาล์วไล่ล่าระหว่างสถานะเปิดและปิด โดยไม่เคยปักหลักอยู่ในตำแหน่งที่มั่นคง

ความแตกต่างของความดันก็ส่งผลต่อสิ่งนี้เช่นกัน หากแรงดันต้นน้ำและปลายน้ำอยู่ใกล้เกินไป แสดงว่าวาล์วมีแรงไม่เพียงพอที่จะยึดตำแหน่งที่มั่นคง แนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรมแนะนำให้รักษาค่าส่วนต่างของวาล์วควบคุมการไหลอย่างน้อย 1 psi (0.07 บาร์) เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานมีเสถียรภาพ เมื่อส่วนต่างลดลงต่ำกว่านี้ การพูดคุยก็มีแนวโน้ม

วิธีแก้ปัญหาเกี่ยวข้องกับการปรับขนาดวาล์วที่เหมาะสมโดยอิงตามข้อกำหนดแรงดันตกขั้นต่ำ แทนที่จะเป็นเพียงความสามารถในการไหลสูงสุด วาล์วที่มีขนาดสำหรับอัตราการไหลสูงสุดสัมบูรณ์อาจมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการทำงานตามปกติ ส่งผลให้ส่วนต่างไม่เพียงพอที่จะรักษาเสถียรภาพ ปรับขนาดวาล์วได้ดีกว่าสำหรับสภาวะการทำงานทั่วไปโดยมีแรงดันเพียงพอ จากนั้นจึงยอมรับแรงดันตกคร่อมที่สูงขึ้นเล็กน้อยที่อัตราการไหลสูงสุด

การรั่วไหลภายในและการดริฟท์โหลด

ในวงจรที่ใช้วาล์ว 2 ทางเพื่อกักโหลด การรั่วไหลภายในจะแสดงเป็นการดริฟท์ที่ช้าและต่อเนื่อง ภาระที่แขวนลอยจะค่อยๆ ลดลง ตัวกระตุ้นแนวนอนจะค่อยๆ ถอยกลับ การเคลื่อนตัวนี้อาจแทบจะมองไม่เห็นในเวลาไม่กี่นาที แต่จะเห็นได้ชัดเจนในเวลาหลายชั่วโมงหรือตลอดทั้งกะ

ขั้นแรกให้ตรวจสอบว่าปัญหาอยู่ที่วาล์ว 2 ทางจริงๆ หรือที่อื่นๆ ในวงจร เชื่อมต่อเกจวัดความดันที่ทางออกของวาล์ว และสังเกตการสลายตัวของแรงดัน หากแรงดันลดลงอย่างต่อเนื่องโดยที่แอคชูเอเตอร์ล็อคอยู่ แสดงว่ามีบางอย่างรั่วไหล หากแรงดันคงที่แต่แอคทูเอเตอร์ยังคงลอยอยู่ แสดงว่าเกิดการรั่วไหลที่ปลายน้ำ ซึ่งอาจข้ามซีลลูกสูบของแอคทูเอเตอร์

เมื่อวาล์ว 2 ทางรั่ว ให้ตรวจสอบว่าวาล์วนั้นเกินข้อกำหนดการออกแบบหรือเสื่อมสภาพจากการสึกหรอหรือไม่ วาล์ว Class IV ที่รั่วที่ 0.01% ของอัตราการไหลที่กำหนดนั้นทำงานได้ตามข้อกำหนด แม้ว่าอาจไม่แน่นพอสำหรับการใช้งานของคุณก็ตาม ในกรณีนี้ คุณต้องมีการจัดประเภทที่เข้มงวดมากขึ้น เช่น คลาส VI ไม่ใช่การซ่อมแซมวาล์ว

หากวาล์วที่แน่นก่อนหน้านี้เริ่มรั่ว ให้ตรวจสอบสาเหตุทั่วไปสามประการ การปนเปื้อนอาจทำให้พื้นผิวซีลเสียหายได้ การหมุนเวียนด้วยความร้อนอาจทำให้วัสดุซีลเสื่อมสภาพ แรงดันที่เพิ่มขึ้นเกินพิกัดอาจทำให้เบาะนั่งเสียหายได้ บางครั้งวาล์วก็ต้องทำความสะอาดและซีลใหม่ ในบางครั้ง การใช้งานเกินขีดจำกัดการออกแบบของวาล์ว และคุณต้องการส่วนประกอบที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างข้อจำกัดในการออกแบบและความล้มเหลวของส่วนประกอบมีความสำคัญเนื่องจากโซลูชันแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การขอระดับการรั่วซึมที่เข้มงวดมากขึ้นในขั้นตอนการออกแบบจะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นเล็กน้อยแต่จะแก้ปัญหาได้อย่างถาวร การเปลี่ยนวาล์วที่ชำรุดซ้ำแล้วซ้ำเล่าซึ่งไม่เหมาะกับการใช้งานซ้ำๆ จะทำให้เสียเวลาและเงินโดยเปล่าประโยชน์ในขณะที่ไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างแท้จริง

แผนภาพวาล์วไฮดรอลิกแบบ 2 ทางบนแผนผังของคุณอาจดูเรียบง่าย แต่องค์ประกอบเหล่านี้ทำให้สามารถใช้งานฟังก์ชันที่สำคัญที่สุดบางอย่างในระบบกำลังของของไหลได้ การทำให้ไดอะแกรมถูกต้อง การเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสม และการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสมทำให้มั่นใจได้ว่าวงจรไฮดรอลิกของคุณให้ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ตลอดอายุการใช้งานหลายปี