คิดว่าวาล์วควบคุมการไหลตามสัดส่วนเป็น "สวิตช์อัจฉริยะหรี่แสง" ของระบบไฮดรอลิก เช่นเดียวกับสวิตช์หรี่แสงช่วยให้คุณควบคุมแสงได้รับแสงสว่างได้อย่างไรวาล์วเหล่านี้ช่วยให้คุณควบคุมได้ว่าน้ำมันไฮดรอลิกไหลผ่านระบบของคุณอย่างรวดเร็วเพียงใด
ทำไมเรื่องนี้เรื่องนี้:
วาล์วไฮดรอลิกแบบดั้งเดิมนั้นเปิดอย่างเต็มที่หรือปิดอย่างเต็มที่ - เช่นสวิตช์ไฟปกติ วาล์วสัดส่วนช่วยให้คุณควบคุมได้อย่างราบรื่นและแม่นยำเช่นสวิตช์หรี่แสงนั้น การควบคุมที่ราบรื่นนี้หมายถึง:
- ช็อตและการสั่นสะเทือนน้อยลงในเครื่องจักรของคุณ
- การเคลื่อนไหวที่แม่นยำยิ่งขึ้นของกระบอกไฮดรอลิกและมอเตอร์
- ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้น
- การดำเนินงานที่ราบรื่นขึ้นโดยรวม
แนวคิดพื้นฐาน
นี่คือวิธีการทำงานในแง่ง่าย:
อินพุตไฟฟ้า
คุณส่งสัญญาณไฟฟ้า (โดยปกติ 4-20 mA หรือ 0-10v) ไปยังวาล์ว
การตอบสนองตามสัดส่วน
วาล์วเปิดตามสัดส่วนกับสัญญาณนั้น
การควบคุมการไหล
สัญญาณมากขึ้น = ไหลมากขึ้นสัญญาณน้อย = การไหลน้อยลง
การทำงานที่ราบรื่น
การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นทีละน้อยไม่ทันทีทันใด
ความสัมพันธ์สัดส่วนนี้เป็นสิ่งที่ทำให้วาล์วเหล่านี้มีค่ามากในระบบไฮดรอลิกสมัยใหม่
ทำไมพวกเขาถึงมีความสำคัญ: วิวัฒนาการจากการควบคุมที่เรียบง่ายไปสู่อัจฉริยะ
ทางเก่า: การควบคุมปัง-บัง
ในอดีตระบบไฮดรอลิกส่วนใหญ่ใช้วาล์วเปิด/ปิดอย่างง่าย (เรียกว่าการควบคุม "Bang-Bang") วาล์วเหล่านี้มีสองการตั้งค่า:
- เปิดเต็มที่:การไหลสูงสุด
- ปิดสนิท:ไม่มีการไหล
ปัญหาเกี่ยวกับการควบคุม Bang-Bang:
- กดดันอย่างฉับพลันเมื่อวาล์วเปิดหรือปิดอย่างรวดเร็ว
- การสั่นสะเทือนและความเครียดทางกลบนอุปกรณ์
- ความยากลำบากในการบรรลุความเร็วหรือตำแหน่งที่แม่นยำ
- เสียพลังงานจากการทำงานเต็มรูปแบบอย่างต่อเนื่อง
วิธีใหม่: การควบคุมสัดส่วน
วาล์วสัดส่วนเปลี่ยนแปลงทุกอย่างโดยการจัดหา:
การเร่งความเร็วที่ราบรื่น
แทนที่จะเป็นจุดเริ่มต้นกระตุกเครื่องจักรจะเคลื่อนที่อย่างราบรื่นจากที่เหลือไปจนถึงความเร็วเต็ม
การควบคุมความเร็วที่แม่นยำ
คุณสามารถตั้งค่าความเร็วที่แน่นอนสำหรับส่วนต่าง ๆ ของวงจรเครื่อง
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ระบบใช้เฉพาะการไหลที่ต้องการเมื่อต้องการ
คุณภาพสินค้าที่ดีขึ้น
การเคลื่อนไหวที่ราบรื่นขึ้นหมายถึงผลลัพธ์ที่ดีกว่าในกระบวนการผลิต
ลดการบำรุงรักษา
การสั่นสะเทือนและการสั่นสะเทือนน้อยลงหมายถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
ผลกระทบในโลกแห่งความเป็นจริง
พิจารณาเครื่องฉีดขึ้นรูปที่ทำชิ้นส่วนพลาสติก:
- ระบบเก่า:RAM ฉีดเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเต็มหรือหยุดอย่างสมบูรณ์ทำให้เกิดข้อบกพร่องและวัสดุที่สูญเปล่า
- ระบบใหม่:ความเร็ว RAM นั้นแตกต่างกันอย่างราบรื่นตลอดวงจรการฉีดผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอ
วิวัฒนาการนี้จากการควบคุมที่เรียบง่ายไปสู่อัจฉริยะทำให้วาล์วสัดส่วนจำเป็นในการผลิตที่ทันสมัย
วิธีการทำงาน: ภายในเทคโนโลยี
การทำความเข้าใจว่าวาล์วควบคุมการไหลแบบสัดส่วนทำงานช่วยให้คุณเลือกและใช้งานได้ดีขึ้นอย่างไร เรามาแยกส่วนประกอบสำคัญ:
1. โซลินอยด์สัดส่วน: สมอง
โซลินอยด์สัดส่วนเป็นเหมือนสมองของวาล์ว ซึ่งแตกต่างจากโซลินอยด์ทั่วไปที่เปิดหรือปิดโซลินอยด์สัดส่วนสามารถสร้างแรงในปริมาณที่แตกต่างกันตามสัญญาณไฟฟ้าที่พวกเขาได้รับ
มันทำงานอย่างไร:
- รับสัญญาณไฟฟ้า (กระแสหรือแรงดันไฟฟ้า)
- สร้างแรงแม่เหล็กตามสัดส่วนกับสัญญาณนั้น
- สัญญาณเพิ่มเติม = แรงแม่เหล็กมากขึ้น
- แรงนี้เคลื่อนย้ายชิ้นส่วนภายในของวาล์ว
คุณสมบัติที่สำคัญ:
- ใช้พลังงาน DC สำหรับการทำงานที่ราบรื่น
- มักใช้สัญญาณ PWM (การปรับความกว้างพัลส์) ประมาณ 200 เฮิร์ตซ์
- อาจรวมถึง "dither" - การสั่นสะเทือนเล็ก ๆ ที่ลดแรงเสียดทาน
2. ลำตัวสปูลและวาล์ว: ตัวควบคุมการไหล
ภายในร่างกายวาล์วมีกระบอกสูบที่มีความแม่นยำในการส่องแสงเรียกว่าสปูล สปูลนี้เลื่อนไปมาเพื่อควบคุมการไหล
คุณสมบัติการออกแบบสปูล
- การวัดแสงบาก:รูปทรงพิเศษ (V, U หรือ ectangular) ตัดเป็นสปูลที่ควบคุมการเปลี่ยนแปลงของการไหลกับตำแหน่งของสปูล
- ลักษณะการทับซ้อน:สปูลขอบสอดคล้องกับพอร์ตมีผลต่อการตอบสนองของวาล์วอย่างไร
ลักษณะการไหล
- การไหลเชิงเส้น:การไหลเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนกับการเคลื่อนไหวของสปูล
- การไหลแบบก้าวหน้า:การไหลเพิ่มขึ้นมากขึ้นเมื่อช่องเปิดขนาดใหญ่ขึ้นให้การควบคุมที่ดีขึ้นที่กระแสต่ำ
3. การชดเชยความดัน: การรักษาการไหลที่สอดคล้องกัน
หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดในวาล์วสัดส่วนที่มีคุณภาพคือการชดเชยแรงดัน ระบบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการไหลจะคงที่แม้ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงแรงดันโหลด
ปัญหาโดยไม่มีการชดเชย:หากคุณกำลังยกภาระหนักความดันกลับจะเพิ่มขึ้นลดการไหลแม้ว่าวาล์วจะยังคงเหมือนเดิม
วิธีแก้ปัญหา:เครื่องชดเชยความดันจะปรับแรงดันตกผ่านแกนหลักเพื่อให้คงที่
ประโยชน์:
- การไหลขึ้นอยู่กับสัญญาณวาล์วเท่านั้นไม่ใช่ในการโหลด
- พฤติกรรมระบบที่คาดการณ์ได้
- การเขียนโปรแกรมและการควบคุมง่ายขึ้น
4. ระบบตอบรับ: สร้างความมั่นใจในความถูกต้อง
วาล์วสัดส่วนที่สูงขึ้นรวมถึงระบบตอบรับที่ตรวจสอบตำแหน่งสปูลที่แท้จริงและเปรียบเทียบกับตำแหน่งที่ต้องการ
| ประเภทวาล์ว | ข้อเสนอแนะ | ความแม่นยำ | ค่าใช้จ่าย | แอปพลิเคชัน |
|---|---|---|---|---|
| วาล์วเปิดวง | ไม่มีข้อเสนอแนะ | ปานกลาง | ต่ำกว่า | แอปพลิเคชันพื้นฐาน |
| วาล์วปิดวง | เซ็นเซอร์ LVDT | สูง | สูงกว่า | แอปพลิเคชันที่แม่นยำ |
ประเภทของวาล์วควบคุมการไหลตามสัดส่วน
วาล์วสัดส่วนมาในหลายรูปแบบ การทำความเข้าใจประเภทเหล่านี้ช่วยให้คุณเลือกประเภทที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ
โดยกลไกไดรฟ์
วาล์วที่ออกฤทธิ์โดยตรง
โซลินอยด์เคลื่อนย้ายสปูลโดยตรง
- การตอบสนองที่รวดเร็ว (5-10 มิลลิวินาที)
- ขนาดกะทัดรัด
- การออกแบบที่เรียบง่าย
ข้อ จำกัด :จำกัด เพียงการไหลที่เล็กลง (<50 L/นาที) และแรงกดดัน (<210 บาร์)
ดีที่สุดสำหรับ:ระบบขนาดเล็กอุปกรณ์การแพทย์ขั้นตอนนักบินสำหรับวาล์วขนาดใหญ่
วาล์วที่ดำเนินการโดยนักบิน (สองขั้นตอน)
วาล์วนักบินขนาดเล็กควบคุมการไหลของน้ำมันเพื่อเคลื่อนย้ายสปูลหลัก
- สามารถจัดการกระแสสูง (สูงสุด 1600 ลิตร/นาที)
- แรงกดดันสูง (สูงถึง 350 บาร์)
ข้อ จำกัด :การตอบสนองช้าลง (~ 100 ms)
ดีที่สุดสำหรับ:เครื่องจักรกลหนักระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่แอปพลิเคชันกำลังสูง
โดยฟังก์ชั่น
วาล์วควบคุมการไหล
- งานหลักคือการควบคุมอัตราการไหล
- โดยปกติแล้วการกำหนดค่าแบบ 2 ทิศทางหรือ 3 ทาง
- มักจะรวมถึงการชดเชยความดัน
- ความเร็วควบคุมแอคทูเอเตอร์
วาล์วควบคุมทิศทาง
- ควบคุมทั้งการไหลและทิศทาง
- โดยทั่วไปวาล์ว 4 ทาง 3 ตำแหน่ง
- เปลี่ยนวาล์วแบบง่ายหลายตัว
- ควบคุมทรงกระบอกหรือทิศทางและความเร็วของมอเตอร์
วาล์วควบคุมแรงดัน
- ความดันระบบควบคุมมากกว่าการไหล
- รวมวาล์วบรรเทาและวาล์วลดแรงดัน
- รักษาแรงกดดันในการดำเนินงานที่ปลอดภัย
สัดส่วนกับประเภทวาล์วอื่น ๆ
การทำความเข้าใจว่าวาล์วสัดส่วนเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ช่วยให้คุณตัดสินใจได้ดีขึ้นอย่างไร
สัดส่วนกับวาล์วเปิด/ปิด
| คุณสมบัติ | เปิด/ปิดวาล์ว | วาล์วสัดส่วน |
|---|---|---|
| ประเภทควบคุม | ไบนารี (เปิด/ปิด) | ต่อเนื่อง (ตัวแปร) |
| การควบคุมการไหล | การไหลเต็มหรือไม่มีการไหล | การไหลใด ๆ จาก 0-100% |
| ระบบช็อก | สูง (เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน) | ต่ำ (การเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่น) |
| การใช้พลังงาน | มักจะสิ้นเปลือง | มีประสิทธิภาพ (ความต้องการจับคู่) |
| ความซับซ้อน | วงจรง่ายๆ | อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนมากขึ้น |
| ค่าใช้จ่าย | ต้นทุนเริ่มต้นต่ำ | ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น |
สัดส่วนกับวาล์วเซอร์โว
| คุณสมบัติ | วาล์วสัดส่วน | วาล์วเซอร์โว |
|---|---|---|
| ความแม่นยำ | ดี (± 2-5%) | ยอดเยี่ยม (± 0.5%) |
| ความเร็วในการตอบสนอง | ปานกลาง (2-50 Hz) | เร็วมาก (> 100 Hz) |
| ค่าใช้จ่าย | ปานกลาง | สูง (อีก 10-20 เท่า) |
| ความทนต่อการปนเปื้อน | สูง | ต่ำ (ต้องการน้ำมันที่สะอาดมาก) |
| ความซับซ้อน | ปานกลาง | สูง |
| การซ่อมบำรุง | มาตรฐาน | ที่มีความเชี่ยวชาญ |
เมื่อใดควรเลือกแต่ละประเภท
เลือกวาล์วเปิด/ปิดเมื่อ:
- คุณต้องการการควบคุมแบบเปิด/ปิดอย่างง่าย
- ค่าใช้จ่ายเป็นข้อกังวลหลัก
- แอปพลิเคชันสามารถทนต่อการสั่นสะเทือนและการสั่นสะเทือนได้
- ไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมที่แม่นยำ
เลือกวาล์วสัดส่วนเมื่อ:
- คุณต้องการความเร็วแปรปรวนหรือการควบคุมตำแหน่ง
- การทำงานที่ราบรื่นเป็นสิ่งสำคัญ
- เรื่องประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
- ความแม่นยำในระดับปานกลางก็เพียงพอแล้ว
- ทำงานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมทั่วไป
เลือกวาล์วเซอร์โวเมื่อ:
- จำเป็นต้องมีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ
- จำเป็นต้องตอบสนองอย่างรวดเร็วมาก
- ค่าใช้จ่ายเป็นรองของประสิทธิภาพ
- คุณสามารถรักษาของเหลวไฮดรอลิกที่สะอาดมาก
- แอปพลิเคชันต้องการมัน (การบินและอวกาศการทดสอบ)
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญที่คุณต้องรู้
เมื่อเลือกวาล์วสัดส่วนตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลายตัวจะกำหนดว่ามันจะทำงานได้ดีเพียงใดในแอปพลิเคชันของคุณ
การจัดอันดับการไหลและความดัน
อัตราการไหลสูงสุด
- มักจะระบุที่ความดันมาตรฐานลดลง (เช่น 5 บาร์หรือ 70 psi)
- ช่วงทั่วไป: 7-1000 L/นาที (2-260 gpm)
- เลือกตามข้อกำหนดความเร็วของแอคทูเอเตอร์ของคุณ
แรงดันสูงสุด
- ขีด จำกัด แรงดันในการทำงานที่ปลอดภัย
- ช่วงทั่วไป: 280-400 บาร์ (4000-5800 psi)
- ต้องเกินความดันสูงสุดของระบบของคุณ
แรงดันตก
- ความดันหายไปทั่ววาล์วที่การไหลของการจัดอันดับ
- ต่ำกว่าจะดีกว่าสำหรับประสิทธิภาพ
- ทั่วไป: 5-35 บาร์ (70-500 psi) ที่ระดับการไหล
ความแม่นยำและการทำซ้ำ
การตีโพยตีพาย
ความแตกต่างของผลลัพธ์เมื่อเข้าใกล้จุดเดียวกันจากทิศทางที่แตกต่างกัน
- ทั่วไป: 2-5% ของระดับเต็ม
- ต่ำกว่าจะดีกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่แม่นยำ
ความเป็นเส้นตรง
การไหลของวาล์วอย่างใกล้ชิดเพียงใดตามสัญญาณอินพุต
- ทั่วไป: ± 2% ของสเกลเต็ม
- วาล์วเชิงเส้นสามารถควบคุมได้ง่ายขึ้น
การทำซ้ำได้
ความสอดคล้องเมื่อกลับไปที่สัญญาณอินพุตเดียวกัน
- ทั่วไป: ± 1-3% ของระดับเต็ม
- สำคัญสำหรับการผลิตที่สอดคล้องกัน
ผู้ตาย
ช่วงของสัญญาณอินพุตที่ไม่ส่งออก
- ทั่วไป: 2-5% ของช่วงสัญญาณเต็มรูปแบบ
- เกิดจากการทับซ้อนของสปูลจำเป็นสำหรับการปิดผนึก
ตารางเปรียบเทียบประสิทธิภาพ
| ประเภทวาล์ว | ช่วงการไหล | ความดัน | เวลาตอบสนอง | การตีโพยตีพาย | ความทนต่อการปนเปื้อน | ต้นทุนสัมพัทธ์ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| สัดส่วนพื้นฐาน | 7-100 ลิตร/นาที | สูงถึง 280 บาร์ | 20-100 มิลลิวินาที | 3-5% | สูง | 2-4X |
| สัดส่วนแบบวงปิด | 7-1000 L/นาที | สูงถึง 350 บาร์ | 10-50 มิลลิวินาที | 1-2% | สูง | 4-8x |
| สัดส่วน | 10-500 ลิตร/นาที | สูงถึง 350 บาร์ | 5-20 มิลลิวินาที | <1% | ปานกลาง | 8-15x |
| เซอร์โวที่แท้จริง | 5- |
