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比例閥需要良好的壓降來提供控制負載所需的能量,這些通常是負載壓力的 30%。比例閥需要額外的壓降 (pd) 來控制流量。伺服閥和比例閥的問題通常是由尺寸過大而不是尺寸過小引起的。這意味著它們沒有足夠的限制或節流效果來保持良好的控制。如果有足夠的壓降閥門廠家,不要害怕使用較小的閥門,并在使用前與制造商核對(功率限制問題)。

比例閥蠕動速度應約為全速的 1/6。

高性能伺服閥可能需要 70 bar 的額定壓降來控制負載。這些也可以在閉環控制中運行。這是當負載的實際位置反饋到電子控制系統時,它可以與所需的目標位置進行比較。計算兩者之間的差值并發送適當的控制信號來控制閥芯。閉環控制系統構建復雜的機器。有人應該使用某種形式的計算機模擬來確定它們的性能并正確確定組件的尺寸。調整反饋回路中的 PID(比例、積分、微分)控制增益只能由經過適當培訓的調試工程師執行。

在工業設計中,構建高 pd 是很常見的。適當的壓力損失,以確保良好的控制。在移動設備中,任何低效率都會導致額外的燃料消耗,因此通常需要額外的開發工作來找到可接受的控制水平和最小的壓力損失。這意味著對于維護來說閥門公司,工業系統可能存在一些松弛,可以調整控制以提供更好的性能或效率。但是,在移動設備上,您可能只有很小的余量來設置閥門,以便確信它們將在完全運行條件下運行。

將閥門和控制系統視為一個單元。現代PLC內置了液壓閥控制,液壓制造商有自己的控制卡或設備,以相對簡單的方式確保良好的控制。

保持液體清潔。控制越精細,單一污染物對其運行的影響就越大。您應該遵循 ISO 標準并提高 1-2 個等級,或者使用具有 beta 200 過濾效率的 5 或 3 微米過濾器。有時很難準確預測過濾系統在設計階段的性能。ag真人国际厅网址建議使用在線污染計檢查正常運行期間的實際污染水平,如果設計不能保持適當的清潔度,請嘗試引入在線/旁通過濾系統,使流體在系統周圍循環以提供機會通過過濾器反復清潔流體,而不做任何可能使其變臟的實際工作。

例如,在高性能或嚴苛應用中,預計閥門的控制節氣門側會出現更多磨損。如節流側流量大、溫度高。可以預見,磨損對高精度閥門的控制節流邊緣的影響更大,因為它們的閥芯具有更嚴格的公差,因此由于污染和高負載而腐蝕得更快。可以預見,高性能閥門的更換頻率將高于性能較低的閥門。

小心您的流體,由于較高的閥門壓降和較高的局部流體溫度,閥門壽命可能會縮短。由于高負載制動力,流體內的額外剪切力會給流體帶來額外的應力,這會導致流體特性的變化。

在惡劣條件下,不帶內部電子設備的閥門往往比帶電子設備的閥門更可靠。例如,在鋼廠中,他們通常更喜歡使用機械反饋、擋板式伺服閥,而不是具有相同性能的集成電子設備的閥門。

設計特點和工作特性

該圖總結了基本的閥門控制組。曲線 1 顯示了方向閥的基本打開/關閉操作。曲線 2 可以是帶有比例閥芯和阻尼開度的方向閥伺服比例閥,也可以是簡單的比例閥。曲線 3 是典型的自動化工業機器,其中氣缸需要具有精確的可重復循環并始終停在同一位置。曲線 4 代表一個閉環伺服閥,它可以跟隨大多數高度動態的輸入信號。

比例閥還是伺服閥?最初,比例閥和伺服閥的設計和性能存在明顯差異。伺服閥總是如 Moog 伺服閥,帶有扭矩馬達而不是螺線管、機械反饋,并連接到閥門的擋板噴嘴。現代高性能比例閥可能看起來仍然更像方向閥,但其內部閉環電子設備的改進設計確實意味著它們可以實現與伺服閥相似的性能,因此得名。

閥芯孔

圓形槽口提供漸進式開口,但相對于閥芯位移不是線性的。它們主要用于質量較差的閥門或手動閥門,因為它們使用單​​一切割工具生產相對便宜。三角形槽口提供更線性的開口特性,但需要更多的機加工工作來制造它們。第三個示例顯示了用于高性能比例閥的倒角節流槽,以提供最線性的性能和更快的打開速度。

閥芯蓋定義為閥門在中間狀態關閉時閥芯行程的百分比。負面罩將允許中心泄漏。精確加工控制量的閥塞和閥體掩蔽是非常困難的。對于鑄造閥體,這可能僅適用于尺寸公差有限的內部鑄造通道。加工閥體中的凸臺會提高公差,但仍有局限性。高性能閥門具有可加工的插入件(套筒),可控制最嚴格的公差。

當閥門從壓力端口 P 切換到端口 A 或 B 時,保持準確的面罩公差對于避免中間位置跳躍很重要。不同類型的控制將需要不同程度的覆蓋,例如,壓力控制通常使用負覆蓋閥更好. 始終向制造商尋求高性能或閉環控制應用的建議,因為他們可以使用仿真來準確預測其可能的性能。

閥門的固有頻率

閥門的動態性能由其固有頻率指定。這定義了它從一個位置移動到另一個位置的速度,并由閥門在相位響應曲線中滯后 90 度的頻率定義。制造商通常不會在其數據表中提供有關其低性能閥門的數據,因為這通常僅與具有更高動態和閉環應用的裝置相關。

最短加速時間

為避免閥門切換時出現任何顫動或刺耳的聲音,您必須確保氣缸不會加速過快。最小加速時間由系統的固有頻率計算得出伺服比例閥,計算如下:

閉環控制

為了實現最快的響應和最準確的位置、流量或壓力控制,高性能比例閥和伺服閥通常在閉環控制中驅動。這需要測量負載的實際位置并將該值與它應該在該位置的預期值進行比較。然后,差值或誤差信號被數學增益值放大,通常包括比例、積分和微分 (PID) 元素閥門公司,用于將液壓閥驅動到新位置。

閉環控制需要全面了解系統固有頻率和環路增益,并且只能由具有相關經驗的人員嘗試。

如何選擇比例閥/伺服閥

盡管液壓流體通常被認為是不可壓縮的美國ag真人官网平台閥門,但它實際上是可壓縮的,這在設計比例控制系統時很重要。該圖顯示了液壓油在受到沖擊輸入(例如被錘子敲擊或瞬間打開液壓閥)時如何像彈簧一樣發揮作用。

系統剛度由其固有頻率定義,您應該始終通過為您自己的整體機械液壓系統計算這個來開始您的比例閥規格。

典型值可能是:

小于 3 Hz(帶壓力補償器的 4 Hz):除非您真正了解自適應控制,否則不要嘗試控制低于此的任何內容。

3-10Hz:如挖掘機的手動控制或工業廠房的坡道開啟和速度控制以防止其晃動等。

10-20Hz:適用于工業開環控制和閉環移動應用。

20-80Hz:工業閉環控制,對于運動控制模擬器和機床具有更高的值。

80Hz 以上:用于優質拉伸測試設備的高達 400Hz 及以上的高性能系統。

選擇一個具有三倍系統固有頻率的閥門ag真人官网平台,以確保閥門在沒有相互作用的情況下保持控制。整體設備固有頻率基于閥門和系統固有頻率的組合。

確保閥門有足夠的壓力來充分制動和控制負載。一個常見的錯誤是比例閥尺寸過大,因此您有足夠的負載壓降但控制不佳。您應該嘗試使用較小的閥門,該閥門具有較高的壓力損失,因此可以提供更好的控制。

考慮您的負載方向并選擇適當的閥芯對稱特性。例如,如果您正在升高和降低負載,您可能需要使用 2:1 比例的閥芯。這在氣缸的空載側具有比負載側更大的開口。這意味著您在降低負載時可以很好地控制負載,但在升高負載時不會在空載側浪費能量。從而在不影響安全或控制的情況下提高效率。

您可能還想指定一個特定的閥芯蓋以適合您將使用的控制系統類型,但這通常只涉及高性能機器,并且您熟悉這一點并了解設備的特性,那么您應該使用您的閥門供應商討論并進行性能模擬。

設計技巧、技術和潛在問題

除非您的系統非常簡單,或者您以前做過很多次,否則運行適當的動態模擬總是值得的,因為比例控制的靜態計算效率不高。

確保您的系統具有盡可能高的固有頻率。大面積的圓柱體和短而小直徑的管道將有助于實現這一目標。如果在壓力管路上使用壓力補償器或泵控制,情況會變得更糟。在機械驅動系統中添加潤滑脂或其他潤滑劑也會顯著影響設計。

通過簡單地用重物撞擊負載然后測量壓力振蕩的頻率來檢查您的自然頻率。

比例閥壓降應約為供應壓力的 30%。

伺服閥的壓降約為 70 bar。

比例閥全速與爬行速度之比約為 6:1。

典型的最大氣缸速度為:

100 mm/sec 無緩沖:方向閥。

200 mm/sec 帶緩沖:方向閥。

最大 500 mm/s:用于標準氣缸。

1000 毫米/秒:伺服氣缸。

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