De basisprincipes van het toepassen van elektrohydraulische ventielen

De basisprincipes van elektrohydraulische kleppen zijn gemakkelijk te begrijpen - het zijn elektrisch bediende kleppen die bepalen hoe hydraulische vloeistof naar actuatoren wordt gestuurd. Om elektrohydraulische kleppen toe te passen voor efficiënte en effectieve hydraulische systemen, moeten ontwerpers echter rekening houden met verschillende factoren. Dit artikel onderzoekt zeven belangrijke ontwerpoverwegingen voor het toepassen van elektrohydraulische kleppen.

1. Aan/Uit vs Proportionele Kleppen

Aan/uit-kleppen zijn in feite de aan/uit-schakelaars voor hydraulische systemen. Aan/uit-kleppen worden meestal gebruikt in toepassingen waar nauwkeurige positie- of snelheidsregeling niet vereist is. Proportionele kleppen bieden meer variabele regeling van de stroomsnelheden voor hydraulische systemen.

Deze kleppen worden meestal gebruikt in toepassingen waar meer controle nodig is dan een standaard directionele regelklep. Een paar toepassingen die een variabele stroomsnelheidsregeling vereisen, waar proportionele kleppen schijnen, zijn onder meer pitchregeling van windturbines, houtverwerking, werktuigmachines en metaalvorming. Als specifieke timing en/of positionering vereist is, denk dan proportioneel.

2. Elektronica aan boord versus elektronica aan boord

Om te bepalen of een afsluiter met onboard of offboard elektronica de beste keuze is, is een grondige evaluatie van de toepassing nodig. Over het algemeen wordt boordelektronica gebruikt om de regeling bij de klep te lokaliseren en de bedrading bij de controller te vereenvoudigen. Offboard-elektronica wordt vaak gebruikt in gebieden met hoge trillingen en temperaturen die de prestaties van de elektronica kunnen verminderen.

Het aansturen van een externe elektronische klep vereist het gebruik van een elektronische module die kan worden geconfigureerd voor aangepaste parameters, zoals de gewenste magneetaandrijfstroom en aanloopsnelheden. Elektronische kleppen aan boord kunnen direct worden bediend met een standaardcommando inclusief 4-20 mA of ±10 VDC en flow voor hetzelfde niveau van maatwerk.

3. Open-lus versus gesloten-lus-besturing

Er zijn twee besturingsopties voor hydraulische systemen:open-loop en closed-loop. In algemene leerboektermen kan een open-lussysteem geen storingen compenseren die het stuursignaal van de controller veranderen. Gesloten systemen hebben deze tekortkoming niet; storingen in het systeem worden gecompenseerd door de uitgangsrespons te meten en te vergelijken met de ingang. Als er een verschil wordt waargenomen (ook wel een foutsignaal genoemd), wordt de fout teruggekoppeld naar de controller om de uitgang op de gewenste waarde af te stellen.

Er zijn bijvoorbeeld kleppen die worden bediend door proportionele elektromagneten die de lus rond de spoel niet intern sluiten. Ze worden gebruikt voor acceleratie- en meettoepassingen.

Andere kleppen sluiten de lus intern rond de positie van de spoel, maar kunnen worden geïntegreerd in een gesloten-lussysteem. De fout in het systeem wordt gemeten door een transducer; d.w.z. een positie- of snelheidssensor op een actuator, een druktransducer of een flowmeter voor nog grotere nauwkeurigheid. Elektrohydraulische servokleppen die in gesloten regelsystemen werken, zijn ontworpen om een ​​laag vermogen en mechanische feedback te gebruiken voor nauwkeurige regeling.

Parameters waarmee rekening moet worden gehouden bij het specificeren van open en gesloten regelsystemen zijn onder meer:

• Hysterese:Het verschil in gemeten output tussen oplopend en afnemend commando.

• Staprespons:de tijd die nodig is vanaf het eerste commando tot het moment waarop de klep zich op de gewenste output stabiliseert.

• Frequentierespons:de maximale snelheid waarmee een klep nauwkeurig kan werken.

• Interne lekkage:Bypassstroom die inherent is aan regelventielen als gevolg van mechanische spelingen.

• Doorstroomcapaciteit:de hoeveelheid vloeistof die door de klep kan gaan.

4. Maat spoelen

Proportionele klepspoelen zijn doorgaans geschikt voor een nominaal debiet bij een verschildruk van 10 bar, terwijl servoventielspoelen doorgaans worden geclassificeerd voor een nominale stroom bij een drukverschil van 70 bar. Gelijke doseerspoelen zorgen voor een symmetrische stroom naar elke werkpoort. Dit kan handig zijn bij het aandrijven van een motor of een dubbelstangcilinder met gelijke effectieve oppervlakken. Gelijke doseerspoelen zullen resulteren in verminderde snelheid tijdens het intrekken van een cilinder met één stang vanwege het differentiële gebied tussen de stang en de zuiger.

Ratio-spoelen zorgen voor een asymmetrische stroom tussen de werkpoorten; de meest gebruikte is een ontwerp met een verhouding van 2:1. Bij gebruik om bijvoorbeeld een cilinder met een verhouding van 2:1 aan te drijven, zal een gelijke snelheid worden bereikt tussen het uitschuiven en intrekken van de cilinder door het afstemmen van de onevenwichtige gebieden. Het wordt aanbevolen om proportionele kleppen zo klein mogelijk te maken om de belasting te regelen. Om de controle te behouden, moet te allen tijde tegendruk tegen de last worden uitgeoefend. Een algemene vuistregel is om een ​​spoel te selecteren die 90-95 procent van het maximale debiet gebruikt. Het selecteren van een spoel met een te grote stroomcapaciteit kan leiden tot instabiliteit van het systeem.

5. Afdichtingsmiddelen

Raadpleeg bij het kiezen van de verbinding voor de elastomere afdichtingen in een directionele regelklep de bronnen van de fabrikant voor informatie over de compatibiliteit van vloeistoffen en verbindingen. Bij standaard industriële toepassingen waarbij minerale olie wordt gebruikt, wordt doorgaans een nitrilafdichting gebruikt, wat ook wordt aanbevolen bij het regelen van water-glycol.

Toepassingen met verhoogde temperaturen of minder vaak gebruikte vloeistoffen kunnen een van de vele soorten fluorkoolstofafdichting gebruiken. Raadpleeg bij twijfel de fabriek voor hulp bij het kiezen van een afdichtmiddel.

6. Regeneratieve circuits en hybride functies

Een regeneratief circuit leidt vloeistof die van het stanguiteinde van een cilinder is geëvacueerd, terug naar het zuigeruiteinde in plaats van naar de tank voor een versnelde verlenging van de actuator. Het gebruik van een regeneratief circuit kan een systeemontwerper in staat stellen een kleinere pomp te gebruiken om aan de ontwerpvereisten te voldoen wanneer snelle beweging in slechts één richting nodig is. Met regeneratieve directionele regelkleppen voor aan/uit en proportionele regeling (R-stroomcode) kunnen systeemontwerpers een regeneratieve functie bereiken zonder dat er extra kleppen aan het circuit hoeven te worden toegevoegd.

Hybride regeneratieve kleppen bieden systeemontwerpers de mogelijkheid om regeneratieve regeling mogelijk te maken via een afzonderlijk elektrisch signaal dan het commandosignaal. Bij gebruik van regeneratieve controle wordt kracht opgeofferd voor snelheid. De hybride functie (Z-stroomcode) stelt ontwerpers in staat te kiezen tussen de standaard hydraulische functie om kracht op te bouwen en de regeneratieve functie om de belasting snel te versnellen.

7. Montagepatronen

Montageconfiguraties voor elektrohydraulische kleppen worden geleid door NFPA/ISO-normen — D03-, D05-, D07-, D08- en D10-serieaanduidingen geven aan dat aan de normen wordt voldaan. Pilootgestuurde kleppen zijn stabieler over een breed scala aan stromen en stellen systemen in staat om met een grotere stroomcapaciteit te werken. Vaak levert de hydraulische stuurdruk die wordt gebruikt om de spoel van de hoofdtrap te bedienen een grotere kracht dan die van een solenoïde op een directionele aandrijfklep, wat resulteert in meer voorspelbare prestaties voor de gebruiker.

Conclusie

Er zijn veel bronnen beschikbaar voor ontwerpingenieurs bij het specificeren van componenten voor systemen:referentiebladen, rekenmachines, configuratietools en meer. Er is echter geen vervanging voor ervaring en diepgaande kennis van toepassingen.

Profiteer van de "been there and seen that"-ervaring die de applicatie-engineers van uw leverancier kunnen bieden. Ze begrijpen niet alleen hoe de componenten die hun bedrijf aanbiedt presteren, maar ze hebben ook het voordeel dat ze anderen in dezelfde situatie hebben geholpen om ontwerpfouten te corrigeren en dat ze problemen hebben opgelost voor enkele van de meest unieke toepassingen.

Dit artikel is geschreven door Matthew Davis, product sales manager; Mitch Eichler, applicatie-ingenieur; en Tom Gimben, product sales manager bij Parker Hannifin Corp., Hydraulic Valve Division, Elyria, OH. Ga voor meer informatie naar hier .