Controler de debit hidraulic: tipuri, criterii de selecție și ghid de instalare

Platforma de ridicare se strecoară în sus cu aproximativ 30 mm după ce eliberați mânerul. Hayonul camionului tău se trântește în momentul în care deschideți o supapă. Reglați aceeași supapă cu ac de trei ori pe zi, deoarece viteza cilindrului continuă să se deplaseze pe măsură ce uleiul se încălzește. Aceste trei defecțiuni arată diferit, dar toate indică aceeași componentă lipsă: a regulator hidraulic de debit .

Un regulator hidraulic de debit este o supapă care setează debitul într-un circuit și îl menține aproape de acea setare chiar și atunci când presiunea sau temperatura se schimbă. Deoarece debitul decide viteza, controlerul este regulatorul de viteză al mașinii: determină cât de repede se extinde un cilindru, cât de repede se rotește un motor hidraulic și cât de ușor aterizează o sarcină suspendată. Acest ghid acoperă ce face regulatorul hidraulic de debit, cum funcționează, ce tip se potrivește cu ce circuit, cum să-l dimensionați și să îl instalați și ce să faceți atunci când se comportă prost.

Ce face un regulator hidraulic de debit

Un regulator de debit hidraulic reglează volumul de fluid care trece printr-o linie pe unitatea de timp, exprimat în mod normal în litri pe minut (L/min) sau galoane pe minut (gpm). Într-un circuit de pompă cu deplasare fixă, pompa furnizează un debit constant, iar controlerul ocolește sau restricționează o parte din acel debit, astfel încât doar cantitatea dorită să ajungă la actuator. Într-un circuit proporțional, contoarele de control curg continuu în funcție de un semnal electric de intrare.

Mai simplu: regulatorul de debit este egal cu regulatorul de viteză. Un cilindru își ia viteza din flux, nu din presiune. Dublează debitul și același cilindru se mișcă de două ori mai repede; tăiați fluxul la jumătate și timpul de mișcare se dublează. Acesta este motivul pentru care plângerile de viteză pe o mașină sunt aproape întotdeauna rezolvate pe partea de flux a circuitului.

Controlul debitului contează și pentru siguranță și energie. Un regulator hidraulic de debit împiedică o sarcină verticală să dispară, împiedică doi cilindri să se concureze unul pe celălalt și reduce cererea pompei în timpul perioadelor de mers în gol ale ciclului. În practică, un controler dimensionat corect reduce vârfurile de presiune, scade uzura cilindrului și a etanșării și face diagnosticarea mai ușoară deoarece fiecare picior de acţionare are o setare repetabilă a debitului.

Dacă structura circuitului este încă neclară, citiți principiul de funcționare al unui sistem hidraulic înainte de a atinge controlerul; odată ce vezi unde pompa, rezervorul și actuatorul stau în buclă, funcția controlerului devine evidentă.

Trei poziții de instalare: Meter-in, Meter-out și Bleed-off

Un regulator de debit poate fi plasat în trei poziții într-un circuit și fiecare poziție modifică caracteristicile de mișcare:

• Contorizare: montat pe linia de presiune dintre pompă și admisia actuatorului. Potrivit pentru sarcini rezistive, cum ar fi cilindri orizontali și dispozitive de prindere; limitează viteza maximă a actuatorului.
• Contorizare: montat pe linia de retur între ieșirea actuatorului și rezervor. Potrivit pentru revizia sarcinilor, cum ar fi cilindri de ridicare verticală și trolii, deoarece frânează sarcina în timp ce coboară.
• Sângerare: montat ca un bypass de la conducta de presiune la rezervor. Simplu și economic, dar viteza actuatorului răspunde la schimbările de sarcină mai mult decât la intrarea sau ieșirea contorului.

Cum funcționează un regulator hidraulic de debit

Fiecare regulator hidraulic de debit se bazează pe o regulă fizică simplă: debitul printr-un orificiu crește odată cu zona deschiderii și cu rădăcina pătrată a diferenței de presiune peste el. Într-o supapă cu ac simplu, aceasta înseamnă că debitul se modifică ori de câte ori sarcina se modifică. La presiunea de sarcină mai mare, presiunea diferențială scade și trece mai puțin ulei; la presiunea de sarcină mai mică, trece mai mult ulei și actuatorul se mișcă mai repede.

Un regulator hidraulic de debit compensat cu presiune rezolvă acest lucru prin adăugarea unui tambur de compensare care menține căderea de presiune prin orificiul de măsurare aproape constantă. Compensatorul detectează presiunea pe partea de intrare și pe partea de ieșire a orificiului. Dacă presiunea de ieșire crește, compensatorul se deplasează pentru a deschide o cale de derivație sau pentru a se închide ușor, menținând presiunea diferențială la valoarea stabilită de arc. Prin urmare, debitul rămâne aproape de valoarea selectată în timp ce presiunea de sarcină se modifică.

Datele tipice de catalog pentru această clasă de componente indică faptul că un regulator bun cu presiune compensată menține debitul cu ±5% atunci când presiunea de sarcină oscilează între 70 și 250 bar. O versiune cu temperatură compensată folosește un element termic pentru a deplasa marginea de măsurare pe măsură ce uleiul se încălzește, menținând debitul cu aproximativ ±3% pe o bandă de temperatură a uleiului de 20 °C până la 60 °C. Verificați cifra față de fișa tehnică a supapei exacte pe care o comandați, deoarece toleranțele diferă între dimensiunile miniaturale și cele industriale.

1. Uleiul intră în camera de admisie și trece prin orificiul de dozare reglabil.
2. Presiunea de sarcină este direcționată către camera arcului compensatorului printr-un orificiu intern de detectare.
3. Când sarcina crește, bobina compensatorului se mișcă și restabilește diferența de presiune programată pe orificiul de dozare.
4. Deoarece diferența de presiune rămâne constantă, debitul rămâne constant, iar turația cilindrului sau a motorului rămâne constantă.

Același principiu se aplică dacă controlerul este un cartuș mic într-un distribuitor al unității de alimentare sau o supapă mare în linie pe o presă. Lucrarea fizică este identică: convertiți un orificiu sensibil la presiune într-o muchie de dozare stabilă la presiune.

Tipuri de regulatoare hidraulice de debit: alegerea designului potrivit

Nu aveți nevoie de fiecare design din planta dumneavoastră. Aveți nevoie de cel care se potrivește cu modelul dvs. de încărcare și obiectivul dvs. de stabilitate a vitezei. Tabelul de la sfârșitul acestei secțiuni le compară dintr-o privire.

Regulatoare de debit necompensate cu presiune

Supapele cu ac și orificiile fixe sunt cele mai simple dispozitive. Sunt precise numai atunci când presiunea de sarcină este stabilă. Utilizați-le pentru tăierea manuală a vitezei pe o mașină a cărei sarcină este aproape constantă, cum ar fi un banc de testare sau un transportor mic. Sunt opțiunea mai puțin costisitoare și cel mai ușor de întreținut, dar nu pot menține viteza atunci când sarcina se schimbă.

Regulatoare de debit compensate cu presiune

Calul de bătaie al circuitelor industriale. Menține setarea debitului într-un interval larg de presiune, astfel încât viteza cilindrului rămâne stabilă în timp ce mașina taie, prinde sau ridică. Acesta este tipul integrat în mod obișnuit în blocurile de port și colectoarele unităților de putere hidraulică.

Regulatoare de debit compensate cu temperatură

Un regulator hidraulic de debit compensat cu temperatură adaugă un element termic la designul compensat pentru cicluri lungi și avansuri de precizie în cazul în care temperatura uleiului crește în timpul schimbului. Elementul de compensare ajustează deschiderea efectivă pe măsură ce scăderea vâscozității, ceea ce menține timpul ciclului repetabil de la o pornire la rece până la o mașină complet caldă.

Regulatoare de debit proporționale

Un regulator de debit proporțional controlat electronic modulează debitul proporțional cu curentul de intrare sau tensiunea pe care o primește. Este efectiv un orificiu variabil cu deschidere programabilă, ceea ce înseamnă că schimbările de viteză pot fi comandate la jumătatea ciclului de un PLC: apropiere lentă, avans rapid, retragere lentă, totul într-o singură supapă. Controlerele proporționale sunt utilizate pe clemele de mașini-unelte și pe avansurile de tăiere, pe panouri cu mișcare soft-stop și pe platformele mobile de ridicare care necesită gestionarea accelerației. Ele costă mai mult și au nevoie de o fază de reglare, dar elimină nevoia de mai multe supape fixe.

Supapă de control proporțională a debitului electrohidraulic pentru unități de putere Această supapă proporțională ajustează liniar debitul sau presiunea cu o intrare electrică, permițând modificări fluide ale vitezei la mijlocul ciclului, cum ar fi apropierea lentă și avans rapid. Se potrivește mașinilor-unelte și platformelor de ridicare care necesită un control precis și programabil. Vizualizare produs →

Supape prioritare și divizoare de debit

O supapă prioritară păstrează un debit setat către portul prioritar (de exemplu, un circuit de direcție) și trimite restul către un circuit secundar. Un divizor de debit împarte o singură intrare în două debite proporționale, ceea ce menține doi cilindri în avansare în trepte chiar și sub o sarcină excentrică. Ambele sunt regulatoare de flux cu scop special care rezolvă problemele de sincronizare și control-routare.

Supape de decelerare

O supapă de decelerare este un regulator de debit acţionat cu came sau acţionat mecanic, care se închide treptat pe măsură ce partea maşinii se apropie de sfârșitul cursei. Decupează depășirea la capete și previne efectul de ciocan la mașinile rapide.

Specificații cheie și date de dimensionare

Prima întrebare la o interogare de mărime este rareori marca; este dimensiunea. Cinci numere contează atunci când comparați regulatoarele hidraulice de debit pentru o unitate de putere: intervalul de debit nominal, presiunea maximă, intervalul de vâscozitate, precizia de compensare și dimensiunea orificiului sau modelul de montare.

• Domeniul debitului nominal: 0,5 până la 80 L/min este fereastra practică de lucru pentru accesoriile unității de alimentare.
• Presiune maximă de lucru: 210 până la 250 bar este obișnuit; confirmați marja de explozie pe mașinile mobile unde apar vârfuri de presiune.
• Gama de vascozitate a uleiului: 15 până la 68 cSt, cu uleiuri minerale ISO VG 32 și ISO VG 46 ca opțiuni standard.
• Precizia compensarii: tipurile cu presiune compensată se mențin în ±5%; tipuri compensate de temperatură în aproximativ ±3%.
• Port și montaj: Porturi G1/4 până la G1, dimensiuni de linie de 10 până la 25 mm sau montare pe cartuș și colector pe modele ISO 4401.

O regulă practică: alegeți un regulator hidraulic de debit al cărui debit nominal este cu 20 până la 30 la sută peste debitul maxim cerut de servomotor, apoi verificați la cea mai mică presiune de alimentare furnizată de pompa. Nu dimensionați un regulator de debit numai din debitul pompei. Controlerul alimentează o ramură, nu întreaga pompă, iar o supapă supradimensionată este mai greu de reglat cu precizie la setări de debit scăzut.

Exemplu lucrat: o platforma de ridicare trebuie sa se ridice in 8 secunde si are nevoie de 1,6 L de ulei pentru cursa. Debitul actuatorului este de 1,6 / 8 × 60 = 12 L/min, astfel încât un controler nominal de 15 L/min este punctul de pornire practic.

Cum să selectați un regulator de debit hidraulic pentru o unitate de alimentare

Selecția se reduce la șapte decizii. Parcurgeți-le în ordine și veți încheia cu un model care se potrivește mașinii în loc de o piesă care se potrivește doar prețului.

1. Definiți cerința de viteză a actuatorului. Exemplu: o cursă de cilindru consumă 2,4 L și trebuie să se termine în 10 s; debit necesar = 2,4 / 10 × 60 = 14,4 L/min.
2. Alegeți poziția de control. Contorizare pentru sarcini rezistive, contorizare pentru sarcini de revizie, purjare numai pentru circuite necritice.
3. Decideți nivelul de compensare. Dacă presiunea de sarcină se modifică cu mai mult de 20 la sută în timpul ciclului, alegeți un tip cu presiune compensată.
4. Verificați presiunea nominală împotriva presiunii de vârf din cel mai rău caz, nu numai setarea nominală a supapei de siguranță.
5. Potriviți dimensiunea portului și modelul de montare la colectorul existent; supapele cu cartuș au nevoie de o cavitate prelucrată corespunzător și de un cuplu de strângere corect.
6. Pentru control proporțional, verificați semnalul de intrare (0–10 VDC sau 4–20 mA), histerezisul sub 2% și un timp de răspuns adecvat pentru ciclu; Valorile tipice de catalog pentru supapele cu debit proporțional mic sunt de 50 până la 100 ms pentru mișcarea completă.
7. Selectați stilul de ajustare: buton pentru schimbari frecvente, surubelnita sau cu cheie pentru securitate, electrice pentru control de la distanta sau PLC.

Cea mai frecventă greșeală de cumpărare este supradimensionarea unui regulator de debit din debitul pompei în loc de debitul actuatorului. Un regulator hidraulic de debit poate fi prea mare: la deschiderile mici, marginea de măsurare devine hipersensibilă, iar viteza este aproape imposibil de reglat repetat.

Sfaturi de instalare, reglare și punere în funcțiune

Un nou regulator hidraulic de debit funcționează de obicei la primul test dacă circuitul este curat și setarea este făcută în direcția corectă. Acești pași de punere în funcțiune evită defecțiunile comune.

1. Spălați conductele și rezervorul înainte de instalare. Păstrați uleiul la ISO 4406 18/16/13 sau mai curat; murdăria este cauza principală a lipirii bobinei.
2. Montați regulatorul hidraulic de debit astfel încât șurubul de reglare să fie accesibil și săgeata de curgere de pe corp să se potrivească cu direcția reală de curgere.
3. La regulatoarele de tip bypass, mențineți linia de bypass scurtă și întoarceți-o sub nivelul uleiului pentru a evita aerarea și spumarea.
4. Începeți cu șurubul de reglare la mijlocul cursei, rulați mașina fără sarcină și rotiți șurubul în trepte mici în timp ce verificați turația actuatorului.
5. Verificați cu un debitmetru sau prin cronometrarea unei curse complete a cilindrului; un debitmetru elimină presupunerile și înregistrează linia de bază pentru următoarea întreținere.
6. Înregistrați setarea finală, temperatura uleiului și presiunea în acel moment, apoi blocați butonul sau șurubul, astfel încât vibrațiile să nu modifice reglarea.

Defecte comune și cum să le remediați

Cele mai multe defecțiuni ale controlerului hidraulic de debit sunt contaminarea, aplicarea greșită sau reglarea greșită, mai degrabă decât o supapă spartă. Acest tabel listează simptomele și cea mai rapidă cale către o remediere.

Regulatoare de debit în interiorul unităților de alimentare hidraulice

În unitățile de alimentare ambalate, regulatorul hidraulic de debit este rareori o componentă separată în linie agățată în furtun. Este de obicei un cartuș sau un regulator montat pe colector care se află în același bloc de aluminiu ca supapa de siguranță, supapa de reținere și supapa direcțională. Această configurație menține unitatea compactă și forajele interne scurte, ceea ce reduce traseele de scurgere și pierderea de presiune.

Trei exemple tipice ilustrează combinația. O unitate de platformă de ridicare folosește controlul debitului compensat cu presiunea pe piciorul de coborâre, astfel încât platforma să nu accelereze în timpul coborârii. O unitate hidraulică a hayonului folosește controlul contorizării între cilindru și rezervor, astfel încât hayonul încărcat să nu poată cădea. O unitate de prindere a mașinii-unelte folosește controlul proporțional al debitului pentru a comuta între apropierea rapidă și strângerea fermă a aceluiași cilindru.

Când comandați o unitate de alimentare, funcția de control al debitului ar trebui să fie decisă în același timp cu pompa și motorul, deoarece grupul de supape, linia de retur al rezervorului și regulatorul hidraulic de debit trebuie să fie potrivite ca un singur pachet. Pentru mișcarea cu viteză constantă cu sarcină variabilă, o supapă de reglare compactă este alegerea economică.

Supapă de reglare a unității de putere pentru aplicații cu viteză constantă O supapă de reglare compactă reglează debitul, presiunea sau temperatura cu un răspuns precis, făcându-l o alegere economică pentru mișcarea cu viteză constantă sub sarcini variabile. Disponibil în versiuni pneumatice și electrice pentru sisteme industriale. Vizualizare produs →

Pentru viteza variabilă în timpul ciclului, traseul proporțional oferă cea mai mare flexibilitate. Capacitatea unității contează și ea: unitățile de alimentare cu curent continuu, de exemplu, integrează de obicei controale debitului în intervalul de 5 până la 25 l/min, în timp ce unitățile de curent alternativ se extind până la 80 l/min și mai mult. Unitatea de putere a platformei de ridicare este o ilustrare bună a modului în care pachetul complet, inclusiv pompa, motorul, rezervorul și colectorul de control al debitului, este proiectat în jurul unei cerințe transparente de viteză. Dacă vă aflați în mijlocul unui proiect de înlocuire, producătorul poate, de asemenea, reconstrui colectorul pentru a se potrivi cu porturile existente.

Unitate de putere cu platformă de ridicare hidraulică cu compensare a presiunii Această unitate de putere integrată include pompă cu viteze, motor AC, bloc de supapă centrală, supapă de cartuş și rezervor, cu o supapă de compensare a presiunii pentru coborâre uniformă sub sarcină. Puterea motorului, tensiunea și materialul rezervorului sunt personalizabile. Vizualizare produs →

Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. proiectează aceste grupuri de supape interne pentru unitățile sale de putere în serie AC, DC și immerse în ulei. Deoarece selecția controlerului și găurirea colectorului sunt gestionate împreună, mai degrabă decât fragmentar, clientul primește un ansamblu potrivit: regulator de debit, supapă de siguranță, rezervor, pompă și motor dimensionat pentru același ciclu de funcționare.

Întrebări frecvente

Care este diferența dintre un regulator hidraulic de debit și o supapă de limitare a presiunii?

Un regulator hidraulic de debit reglează debitul, care setează viteza actuatorului. O supapă de limitare limitează presiunea maximă pentru a proteja pompa și componentele. Sunt complementare: supapa de siguranță protejează circuitul, în timp ce regulatorul de debit definește cât de repede se mișcă lucrul. Multe unități de alimentare le conțin pe ambele în același bloc.

Se poate folosi o supapă cu ac ca regulator de debit?

Numai la o mașină a cărei sarcină este constantă. O supapă cu ac este un orificiu reglabil fără compensare: atunci când presiunea de sarcină se modifică, debitul prin ea se modifică și viteza actuatorului se deplasează. Dacă sarcina rămâne plată, o supapă cu ac este un trimmer de viteză ieftin; dacă nu, alegeți un tip compensat.

Meter-in sau meter-out pentru un cilindru vertical?

Utilizați meter-out pentru un cilindru vertical care suportă o sarcină. Controlerul de pe linia de retur creează o contrapresiune care susține sarcina și previne căderea liberă. Dosarul pe un cilindru vertical riscă ca sarcina să depășească debitul pompei, ceea ce duce la cavitație și viteză necontrolată.

De ce se schimbă viteza actuatorului când uleiul se încălzește?

Vâscozitatea scade pe măsură ce temperatura uleiului crește, iar un orificiu fix lasă să treacă mai mult ulei la vâscozitate mai mică. Prin urmare, viteza crește dimineața până când mașina atinge echilibrul termic. Un regulator de debit hidraulic compensat cu temperatură îndepărtează cea mai mare parte a acestei derive prin mișcarea unui element termic pentru a închide marginea de măsurare pe măsură ce temperatura crește.

Cum dimensionez un regulator de debit pentru o platformă de ridicare?

Calculați debitul actuatorului: volumul cilindrului în litri împărțit la timpul necesar cursei în secunde, înmulțit cu 60, dă L/min. Adăugați o marjă de 20 până la 30 la sută, apoi alegeți un tip de presiune compensată. Pentru o platformă care are nevoie de 12 L/min, un controler de 15 L/min este punctul de plecare practic.

Controloarele de flux risipesc energie?

Fiecare pas de măsurare creează o pierdere de presiune, astfel încât regulatoarele de debit sunt mai puțin eficiente decât o pompă cu deplasare variabilă în regim continuu de debit mare. Pentru ciclurile intermitente, care reprezintă cea mai mare parte a funcționării unității de putere, regulatorul de debit este mai simplu, mai compact și mai ușor de întreținut. Într-un regulator bypass, debitul neutilizat revine în rezervor la presiune scăzută, ceea ce menține pierderea de energie modestă.

Pot adăuga un regulator de debit proporțional la o unitate de alimentare existentă?

Da, dacă pompa are debit și presiune disponibile și distribuitorul are un orificiu pentru un element proporțional. De asemenea, aveți nevoie de un driver de amplificator adecvat și de un semnal de control de la PLC sau potențiometru. Inginerul hidraulic ar trebui să verifice răspunsul în frecvență în raport cu timpul ciclului, deoarece o supapă proporțională trebuie reglată, nu doar înșurubat.

Ce interval de debit este comun pentru controlerele unității de alimentare CC?

Unitățile de alimentare DC pentru tailboards, transpaleți și platforme mobile de ridicare integrează de obicei regulatoare hidraulice de debit în intervalul de la 5 la 25 L/min. Grupul de supape este suficient de compact pentru a fi montat direct pe ansamblul motor-pompă, lăsând totuși loc pentru o supapă de siguranță și o supapă de reținere.

Un regulator hidraulic de debit nu trebuie să fie cea mai scumpă componentă a unei unități de alimentare pentru a proteja cea mai importantă proprietate a mașinii: mișcarea previzibilă. Calea de selecție este aceeași de fiecare dată — prima viteză a actuatorului, pe al doilea tip de sarcină, pe al treilea nivel de compensare, pe ultimul catalog.

Când specificați o unitate nouă sau înlocuiți un controler uzat, începeți cu acele trei decizii și tabelele de date din acest ghid. Dacă mai aveți nevoie de o mână de ajutor cu dimensionarea, Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. își proiectează unitățile de alimentare în serie AC, DC și immerse în ulei cu grupuri de supape interne, astfel încât regulatorul de debit, supapa de siguranță, rezervorul și pompa sunt proiectate ca un ansamblu potrivit.