Skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringu

Þegar þú opnar skýringarmynd fyrir vökvahringrás og sérð þessar bogadregnu línur með örvum sem vísa í gegnum þær, ertu að horfa á flæðisstýringarventla. Þessi tákn gætu virst einföld, en þau segja þér nákvæmlega hvernig vél stjórnar hraða, stjórnar orku og verndar dýra íhluti. Skýringarmynd fyrir vökvaflæðisstýringu er ekki bara teikning. Það er tungumál sem leiðir í ljós hvort borvél muni spjalla við byltinguna, hvort gröfuarmur muni reka undir álagi eða hvort kerfi muni eyða orku í að hita upp olíutankinn.

Skýringarmyndartáknin fyrir þessa loka fylgja ISO 1219-1 staðlinum, sem iðnaðarverkfræðingar um allan heim nota til að skrásetja vökvakerfi. Að læra að lesa þessar skýringarmyndir þýðir að skilja hvað hver lína, ör og rúmfræðileg lögun táknar í líkamlegum vélbúnaði sem situr inni í ventlahluta.

Afkóðun ISO 1219-1 táknhluta

Grunninngjöf loki birtist á skýringarmyndum fyrir vökvaflæðisstýringu lokar sem tvær bogadregnar línur sem snúa hvor að annarri og skapa þröngan gang fyrir vökva. Þessir andstæðu bogar tákna flæðishömlun. Þegar þú sérð ská ör fara í gegnum þetta tákn þýðir það að lokinn er stillanlegur. Einhver getur snúið hnappi eða stillt skrúfu til að breyta því hversu mikið lokinn opnast. Ef það er engin ör ertu að horfa á fasta op sem ekki er hægt að stilla eftir uppsetningu.

Stefnan skiptir sköpum í þessum skýringarmyndum. Tákn fyrir bakventil lítur út eins og bolti sem situr í V-laga sæti. Þegar vökvi streymir á móti boltanum þéttist hann. Þegar vökvi flæðir í hina áttina ýtir hann boltanum af sætinu og flæðir frjálslega. Mörg flæðistýringarforrit þurfa aðeins hraðastýringu í eina átt. Til dæmis þarf vinnsluborð hæga fóðrun sem fer inn í skurðinn en ætti að koma aftur fljótt. Þetta er þar sem einstefnu inngjöf loki kemur inn.

Á skýringarmynd um vökvaflæðisstýringu lokar sameinar einstefnu inngjöf inngjöfartáknið með samhliða eftirlitsventilstákni. Íhlutirnir tveir sitja hlið við hlið, oft lokaðir í strikuðum kassa sem sýnir að þeir eru innbyggðir í einn líkamlegan ventilhluta. Olía sem flæðir aðra leið verður dregin og hægir á stýrisbúnaðinum. Olía sem flæðir í gagnstæða átt ýtir upp afturlokanum og fer alveg framhjá inngjöfinni, sem gerir hraða afturför með lágmarks þrýstingsfalli.

Þrýstijafnaðir flæðisstýringarventlar bæta við öðru tákni: lítilli lóðréttri ör á inntakslínunni sem vísar upp. Þessi ör segir þér að lokinn inniheldur sjálfvirkan þrýstijafnara sem er byggður í röð með handvirku inngjöfinni. Þrýstijafnarinn heldur stöðugu þrýstingsfalli yfir inngjöfaropið óháð álagsbreytingum. Án þessa eiginleika, þegar strokkur ýtir á móti þyngri álagi, minnkar aukinn bakþrýstingur þrýstingsmuninn yfir inngjöfina, sem hægir sjálfkrafa á hreyfingunni þó að inngjöfin hafi ekki breyst. Jöfnunarbúnaðurinn lagar þetta vandamál með því að skynja bæði andstreymis og niðurstreymisþrýsting og stilla sjálfkrafa innri ventlahluta til að halda þrýstingsfallinu nákvæmlega 0,5 til 1,0 MPa.

Tákn hitauppbótar birtast sjaldnar en skipta máli fyrir nákvæmni. Lítill hringur eða hitamælistákn nálægt inngjöfartákninu gefur til kynna að lokinn noti skarpbrúnt opið frekar en langan, mjóan gang. Skarpar brúnir skapa ókyrrð flæði þar sem losunarstuðullinn helst tiltölulega stöðugur þrátt fyrir seigjubreytingar. Þegar vökvaolía hitnar meðan á notkun stendur lækkar seigja hennar veldishraða. Í löngum, þunnum göngum sem starfa við lagskipt flæðisskilyrði hefur þessi seigjubreyting veruleg áhrif á flæðishraða samkvæmt Hagen-Poiseuille lögunum. Skarpbrúnt op lágmarkar þessa hitanæmi, sem verkfræðingar kalla hitastigsuppbót.

Helstu flokkar flæðistýringarventla

Skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringarloka sýna þrjár grundvallarventlafjölskyldur, hver með sérstökum tákneinkennum og rekstrarreglum.

Einfaldi inngjöfarventillinn

Einfaldi inngjöfarventillinn táknar grunnhönnunina. Skýringarmyndartáknið sýnir aðeins stillanlegu takmörkunina án viðbótaríhluta. Líkamlega notar þessi loki venjulega nálalaga spólu með mjög litlu mjókkandi horn sem situr á móti beittum brúnum sæti. Með því að snúa stillingarhandfangi færist nálin í ás eftir fínum þræði, sem skapar nákvæmar breytingar á hringlaga flæðissvæðinu. Þessir lokar kosta minna og taka lítið pláss, en flæðishraðinn þeirra breytist þegar kerfisþrýstingur sveiflast eða olíuhiti breytist. Þeir virka ásættanlega fyrir notkun þar sem álagið helst stöðugt, eins og slípihjóladrif eða færiband, en þeir geta ekki haldið stöðugum hraða við mismunandi álagsskilyrði.

Þrýstijafnaðar lokar

Þrýstijafnaðir lokar, einnig kallaðir flæðisstýringarlokar með jöfnun eða einfaldlega flæðisjafnarar, birtast á skýringarmyndum með þessu einkennandi þrýstingsskynjandi örvartákni. Inni í ventilhúsinu eru tvær takmarkanir í röð: handstillanleg inngjöf og sjálfvirkur þrýstijafnari. Þrýstijafnarinn samanstendur af gormhleðinni spólu sem skynjar þrýstinginn bæði fyrir og eftir handvirkt inngjöf. Þegar álagið eykst og niðurstreymisþrýstingurinn hækkar reynir mismunaþrýstingurinn yfir inngjöfina að minnka. Jöfnunarspólan bregst strax við með því að opna frekar og dregur úr eigin takmörkun, sem neyðir uppstreymisþrýstinginn til að hækka rétt nóg til að endurheimta upphaflega þrýstingsfallið yfir handvirka inngjöfina. Þetta gerist stöðugt og sjálfkrafa á meðan kerfið er í gangi.

Kraftjafnvægið á uppbótarspólunni skapar þessa sjálfstillandi hegðun. Fjöðurkrafturinn ýtir keflinu í átt að lokuðu stöðunni. Niðurstraumsþrýstingurinn (álagsþrýstingurinn) ýtir honum einnig í átt að lokuðum. Uppstreymisþrýstingurinn ýtir því í átt að opnu. Við jafnvægi jafngildir andstreymisþrýstingur niðurstreymisþrýstingi að viðbættum fjöðrunarkrafti deilt með virku flatarmáli spólunnar. Með vandlega vali á gormum við hönnun ventils stilla framleiðendur uppbótarþrýstingsfallið á ákveðið gildi, venjulega 0,5 MPa fyrir litla loka upp í 1,0 MPa fyrir stóra iðnaðarventla. Vegna þess að þetta þrýstingsfall helst stöðugt óháð álagi og vegna þess að inngjöfarsvæðið er stillt handvirkt og fast, verður flæðishraðinn álagsóháður. Gröfubóma mun teygja sig á sama hraða hvort sem skóflan er tóm eða ber tvö tonn af óhreinindum.

Forgangslokar

Forgangslokar birtast á skýringarmyndum fyrir vökvaflæðisstýringarloka sem rétthyrndur kassi sem inniheldur gormalaga spólu með þremur höfnum merktum P (dælu), CF (stöðugt flæði eða forgangur) og EF (umframflæði eða framhjáhlaupi). Þessir lokar tryggja að mikilvægar aðgerðir fái nauðsynlega flæði sitt fyrst áður en þeir gefa minna mikilvægum hringrásum. Klassíska notkunin er stýrikerfi á hjólaskóflur og landbúnaðardráttarvélar. Stýrisrásin tengist CF, en vinnuaðgerðir eins og fötuhalli tengjast EF. Þrýstimerkjalína frá stýrieiningunni rennur til baka í annan enda forgangsventilspolunnar og ýtir á móti gorminni. Þegar stjórnandinn snýr stýrinu hratt hækkar þessi merkisþrýstingur og ýtir keflinu yfir til að leiða hámarksflæði til CF á meðan EF er kæft. Þegar eftirspurn eftir stýri minnkar, snýr spólan aftur undir gormakrafti, sem leyfir flæði til vinnuaðgerðanna. Þetta kemur í veg fyrir hættulegar aðstæður þar sem stjórnandi getur ekki stýrt vegna þess að allt dæluflæði er eytt með vökvahamri eða öðru viðhengi.

Flæðisskiptalokar

Flæðisskiptalokar, sýndir á skýringarmyndum sem kassi með tveimur úttakum og samtengdum inngjöfartáknum inni, þvinga fram jöfnu (eða hlutfallslega skiptu) flæði til tveggja eða fleiri stýribúnaðar óháð einstökum álagsmun þeirra. Samstilling tveggja strokka sem ýta á misjafnt álag mistekst venjulega vegna þess að hólkurinn með lægri viðnám keyrir á undan. Skilrúmið inniheldur tvær nákvæmlega samsvörunar inngjöfareiningar með þrýstingsendurgjöf sem tengir þá saman. Ef önnur hlið sér hærra álag hefur aukinn þrýstingur samband í gegnum innri gang til inngjafar hinnar hliðarinnar, sem síðan takmarkar meira sjálfkrafa til að jafna flæðiskiptinguna. Skiptir af gírgerð nota tvo vökvamótora sem eru stíft tengdir á sameiginlegan skaft, sem þvingar vélrænt fram jafna tilfærslu.

Hringrásarstillingaraðferðir

Þar sem þú setur flæðisstýringarventil í vökvarás breytir kerfishegðun, skilvirkni og öryggiseiginleikum í grundvallaratriðum. Klassísku útsetningarnar þrjár eru metra-inn, metra-út og bleed-off hringrásir. Að skilja skýringarmyndir þeirra hjálpar verkfræðingum að greina hraðavandamál og velja viðeigandi lausnir.

Stilling inngjafarmælis

Í innmælisrásum sýnir skýringarmynd vökvaflæðisstýringarlokans flæðisstýringareininguna sem er staðsettur á milli dælunnar og inntaks hreyfibúnaðarins. Þessi staðsetning hindrar olíu sem kemst inn í strokkinn og stjórnar framlengingarhraða með því að takmarka tiltækan vökva. Dælan heldur áfram að skila fullri stöðu sinni, en umframflæði umfram það sem fer í gegnum inngjöfina fer yfir aflastningsventilinn aftur í tankinn.

Þrýstieinkennin koma í ljós þegar kraftarnir eru greindir. Inntaksþrýstingur strokksins jafngildir álagskrafti deilt með svæði stimpla ($$P_1 = F/A$$). Þrýstingur á dæluhliðinni er klemmdur við stillingu öryggisventilsins, venjulega 15 til 35 MPa eftir notkun. Þetta skapar mikið, stöðugt þrýstingsfall yfir lokann, sem myndar varma sem jafngildir þrýstingi sinnum flæði ($$P \\x Q$$). Kerfið er heitt og dælan vinnur mikið gegn losunarþrýstingi, jafnvel þegar létt er unnið.

Inngjöf á metra virkar vel fyrir viðnámsálag þar sem ytri krafturinn er á móti hreyfingu strokksins. Millivélborð sem nærist inn í vinnustykki eða slípihjól sem fer fram á móti steypu tákna bæði viðnámsálag. Hreyfingin helst stjórnað og fyrirsjáanleg. Hins vegar skapar innmælir hættulegt ástand með yfirkeyrslu, einnig kallað neikvætt álag eða flóttaálag. Íhugaðu lóðréttan strokk sem lækkar þunga þyngd. Þyngdarkrafturinn togar stimpilstöngina hraðar niður á við en innblásið inntaksflæði getur fyllt framhliðina. Þetta skapar tómarúm í strokkahólfinu, sem veldur skemmdum á hola, óreglulegri hreyfingu og hugsanlegu álagshruni. Af þessum sökum nota verkfræðingar aldrei inngjöf með metra fyrir bómu niður, lyftara lækka eða önnur notkun þar sem álagið hjálpar til við hreyfingu strokksins. Skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringarloka fyrir þessi forrit verða að sýna stillingar fyrir útmæli eða jafnvægisrás í staðinn.

Meter-Out Throttling Stilling

Meter-out setur flæðisstýringarventilinn á útblásturshöfn stýrisbúnaðarins. Skýringarmyndin sýnir lokann á milli strokksins og tanksins, sem hindrar olíu sem flæðir út. Inntakshliðin tengist nokkuð beint við dæluna, sem gerir kleift að fylla útlengingarhólfið ókeypis. Strokkurinn hreyfist aðeins eins hratt og inngjöfin leyfir olíu að fara út úr inndráttarhólfinu.

Þetta fyrirkomulag skapar bakþrýsting í útblásturshliðinni, sem veitir stífleika og stjórn jafnvel með ofgnótt álags. Þegar þyngdarafl dregur hangandi byrði niður á við kemur innyflað útblástursportið í veg fyrir flótta með því að halda afturþrýstingi. Strokkurinn bremsar sig á áhrifaríkan hátt með vökva. Þetta gerir útmæli að staðalvali fyrir lóðrétta borspindla, lækkun kranabóms og hvers kyns notkun sem þarfnast stjórn á neikvæðu álagi.

Í innmælisrásum sýnir skýringarmynd vökvaflæðisstýringarlokans flæðisstýringareininguna sem er staðsettur á milli dælunnar og inntaks hreyfibúnaðarins. Þessi staðsetning hindrar olíu sem kemst inn í strokkinn og stjórnar framlengingarhraða með því að takmarka tiltækan vökva. Dælan heldur áfram að skila fullri stöðu sinni, en umframflæði umfram það sem fer í gegnum inngjöfina fer yfir aflastningsventilinn aftur í tankinn.

Blæðing (hjáveitu) inngjöf

Blæðingarrásir sýna flæðisstýringarventilinn í greinarlínu samsíða stýrisbúnaðinum, sem skapar flýtileið beint að tankinum. Skýringarmyndin sýnir dæluflæðisskiptingu við teig, þar sem önnur leiðin fer í gegnum lokann að tankinum og hin leiðin nærir strokkinn. Þetta er frádráttarstýring - lokinn leiðir í burtu óæskilegt flæði frekar en að takmarka framboð á stýrisbúnaði.

Dæluflæðið skiptist í strokkaflæði auk útfallsflæðis ($$Q_{pumpa} = Q_{cylinder} + Q_{bleedoff}$$). Með því að opna útblástursventilinn tæmist meira flæði í tankinn og hægir á strokknum. Með því að loka henni leiðir meira flæði til stýrisbúnaðarins og flýtir fyrir hreyfingu. Afgerandi munurinn á inn- og útmælingu er sá að dælan þarf aldrei að þróa fullan afléttunarþrýsting nema álagið krefjist þess. Ef strokkurinn þrýstir aðeins á 5 MPa af hleðsluþrýstingi, byggir dælan aðeins 5 MPa (auk smá framlegðar fyrir línutap). Umframrennsli blæðir út við þennan lága vinnuþrýsting, ekki við 20 eða 30 MPa losunarstillingu. Rafmagnssóun jafngildir $$P_{hleðslu} \\x Q_{umfram}$$, sem er verulega minna en $$(P_{léttir} \\times Q_{umframmagn})$$ í inn/út kerfum.

Þessi hagkvæmni kostur gerir bleed-off aðlaðandi fyrir orkumeðvituð forrit eins og landbúnaðarbúnað, efnismeðferðarfæribönd og farsímabúnað þar sem eldsneytisnotkun skiptir máli. Kerfið gengur kaldara og eyðir minni orku sem hita. Hins vegar veitir bleed-off lélegan hraðastöðugleika vegna þess að dæluflæðið breytist með þrýstingi (rúmmálsnýtni lækkar þegar þrýstingur hækkar) og flæði útblástursventils er einnig breytilegt með breyttum þrýstingi yfir það. Þegar álag sveiflast sveiflast hraðinn. Þetta takmarkar blæðingu við notkun þar sem algjör hraða nákvæmni er ekki mikilvæg, svo sem hrærivélar eða flutningsfæribönd með hléum. Eins og innmælir, getur bleed-off ekki meðhöndlað ofhleðslu álag vegna þess að það skapar ekki bakþrýsting til að standast hreyfingu af völdum álags. Stýribúnaðurinn myndi flýta fyrir þyngdarafl eða tregðu óháð stillingu blæðingarlokans.

Ítarlegir skýringarmyndareiginleikar fyrir flókin kerfi

Raunverulegar skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringarloka sameina oft margar gerðir ventla og bæta við skynjunarþáttum til að takast á við háþróaðar stjórnkröfur.

Hlutfallsflæðisstýringarlokar birtast á skýringarmyndum með viðbótarkassatákni sem táknar hlutfallssegullokuna. Þessi rafmagnsstýri kemur í stað handvirka stillingarhnappsins. Straumur sem flæðir í gegnum segulspóluna myndar segulkraft sem er í réttu hlutfalli við straummagn og ýtir ventlaspólunni í samsvarandi stöðu. 200 mA merki gæti framleitt 20 prósenta ventilopnun en 1000 mA gefur fullt flæði. Nútíma hlutfallslokar innihalda línulega breytilega mismunadreifara (LVDT skynjara) sem mæla raunverulega spólustöðu og gefa aftur til magnarans til að stjórna með lokuðu lykkju. Þetta gerir tölvustýrða hröðunarrampa, hraðaminnkunarsnið og fjölpunkta hraðaforrit ómögulegt með handvirkum ventlum.

Skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringarloka fyrir sprautumótunarvélar sýna hlutfallsloka sem stjórna hreyfingu innspýtingarskrúfu í gegnum flóknar hraðaferla. Skrúfan fer hægt af stað til að forðast að spýta, flýtir síðan fyrir hraða fyllingu í holrúmi, hægir síðan aftur og nálgast fullt til að koma í veg fyrir ofpökkun og blikkar. Stýriforritið gæti haft átta mismunandi hraðastillingar yfir inndælingarhöggið, með sléttum breytingum á milli þeirra. Skýringarmyndin inniheldur stöðuskynjara (teiknaðir sem litlir kassar á strokknum) sem segja stjórnandanum hvar skrúfan er, sem gerir nákvæma hraðasamstillingu við stöðu.

Sveiflurásir gröfu sýna háþróaða notkun á inngjöf með útmæli. Skýringarmynd ventils fyrir vökvaflæðisstýringu fyrir 30 tonna dráttardrif gröfu sýnir frárennslisportar vökvamótorsins sem streyma í gegnum inngjöfarventla sem eru með útmæli áður en þeir ná tankinum. Þegar stjórnandinn byrjar að snúa, takmarka þessir lokar útstreymi og byggja upp bakþrýsting sem flýtir 8 tonna efri byggingunni mjúklega án losts. Þegar sveiflan nálgast markstöðu, snýr stjórnandinn stýripinnanum aftur í hlutlausan og aðalstýriventillinn byrjar að beina flæðinu aftur í tankinn. En massinn sem snýst hefur gríðarlega tregðu og vill halda áfram að snúast. Mótorinn virkar nú sem dæla sem knúin er áfram af tregðu og ýtir olíu aftur á bak í gegnum hringrásina. Takmörkun á útmælum kemur í veg fyrir þetta frjálsa öfuga flæði, sem skapar hemlunarviðnám. Án þessa eiginleika myndi vélin fara fram úr markmiði sínu um metra og síðan sveiflast þegar stjórnandinn barðist við að stöðva sveiflumassann. Skýringarmyndin sýnir einnig krosstengda öryggisventla á milli mótorportanna. Þessir öryggisventlar takmarka hámarkshraðaminnkun þrýstings við um 35 MPa. Þegar neyðarhemlun á sér stað (stýripinni stjórnanda skellt í hlutlausan), myndi tregðugaddurinn annars skapa þrýsting sem fer yfir 50 MPa, sem myndi skemma mótorþéttingar og legur.

Rennslisskilarásir fyrir samstillta strokka sýna innri endurgjöf á skýringarmynd vökvaflæðisstýringarloka sem krossaðar punktalínur sem tengja inngjöfina tvo saman. Ein grein gæti sýnt hærri álagsþrýsting, sem veldur því að inngjöfarhluturinn opnast aðeins. Í gegnum þrýstijöfnunarleiðina nær þetta þrýstimerki að stjórnstimpli hinnar greinarinnar og neyðir inngjöf þess til að takmarka hlutfallslega. Báðar hliðarnar stilla sig stöðugt til að viðhalda hönnuðu flæðishlutfalli, venjulega 50-50 fyrir jafna strokka eða 60-40 eða önnur hlutföll fyrir ójöfn álag. Skýringarmyndin gerir skýran greinarmun á skiptingum af mótorgerð (sýnd með tveimur gírtáknum á sameiginlegu öxli) og skilrúmum af spólugerð (sýnd með samtengdum inngjöfarhlutum). Deilir af mótorgerð veita mjög nákvæma skiptingu en kosta meira og taka meira pláss. Skilrúm af gerðinni spólu duga fyrir notkun eins og samstillingu afturhlera vörubíla þar sem nákvæmni innan 5 prósenta er fullnægjandi.

Tilviksrannsóknir á iðnaðarumsókn

Þegar litið er á heildarskýringarmyndir kerfisins kemur í ljós hvernig verkfræðingar sameina flæðistýringarventla til að leysa raunverulegar rekstraráskoranir.

Sveiflurásir gröfu sýna háþróaða notkun á inngjöf með útmæli. Skýringarmynd ventils fyrir vökvaflæðisstýringu fyrir 30 tonna dráttardrif gröfu sýnir frárennslisportar vökvamótorsins sem streyma í gegnum inngjöfarventla sem eru með útmæli áður en þeir ná tankinum. Þegar stjórnandinn byrjar að snúa, takmarka þessir lokar útstreymi og byggja upp bakþrýsting sem flýtir 8 tonna efri byggingunni mjúklega án losts. Þegar sveiflan nálgast markstöðu, snýr stjórnandinn stýripinnanum aftur í hlutlausan og aðalstýriventillinn byrjar að beina flæðinu aftur í tankinn. En massinn sem snýst hefur gríðarlega tregðu og vill halda áfram að snúast. Mótorinn virkar nú sem dæla sem knúin er áfram af tregðu og ýtir olíu aftur á bak í gegnum hringrásina. Takmörkun á útmælum kemur í veg fyrir þetta frjálsa öfuga flæði, sem skapar hemlunarviðnám. Án þessa eiginleika myndi vélin fara fram úr markmiði sínu um metra og síðan sveiflast þegar stjórnandinn barðist við að stöðva sveiflumassann. Skýringarmyndin sýnir einnig krosstengda öryggisventla á milli mótorportanna. Þessir öryggisventlar takmarka hámarkshraðaminnkun þrýstings við um 35 MPa. Þegar neyðarhemlun á sér stað (stýripinni stjórnanda skellt í hlutlausan), myndi tregðugaddurinn annars skapa þrýsting sem fer yfir 50 MPa, sem myndi skemma mótorþéttingar og legur.

Skýringarmyndir fyrir sprautumótunarvélar sýna fram á umskiptin frá flæðisstýringu yfir í þrýstingsstýringu meðan á mótunarferlinu stendur. Aðalinnsprautunarhólkurinn starfar í gegnum nokkra áfanga sem sjást á skýringarmynd vökvaflæðisstýringarlokans. Við fyllingu móts stjórnar stór hlutfallsflæðisventill hraðanum þegar skrúfan hrútar bráðnu plasti inn í holrúmið. Skýringarmyndin sýnir flæði sem fer í gegnum lokann að loki strokksins á meðan stangarendinn rennur frjálslega niður í tankinn. Fylling gæti tekið 1 til 3 sekúndur eftir hlutastærð. Þegar mótið nær 95 prósent fullt, skynjar þrýstingsbreytir (sýnt sem lítið tígultákn) á lokunarlínunni hækkandi þrýsting. Stýringin skiptir um ham. Hlutfallsrennslisventillinn minnkar í litla opnun (sýnt með minnkaðri straummerki) á meðan hlutfallsþrýstingsventill (annað tákn, sýnt með þrýstifjöðrum tákni) tekur við og heldur pakkningaþrýstingi á kannski 10 til 15 MPa í 5 til 20 sekúndur á meðan plastið kólnar. Þessi þrýstingur kemur í veg fyrir vaskmerki þegar fjölliðan minnkar. Hamskiptin krefjast þess að báðir lokarnir virki samtímis á samræmdan hátt, sem skýringarmyndin fangar með stjórnlínum (rafmagns, sýndar sem strikaðar línur) sem liggja frá báðum lokunum að miðlægum stjórnunarkassa.

Endurnýjunarrásir fyrir hraða hreyfingu birtast oft í skýringarmyndum fyrir pressu og mótunarvélar. Til að flýta fyrir 500 tonna pressu sem nálgast vinnustykkið áður en mótunarkraftur er beitt, tengja verkfræðingar stangarendagátt strokksins við lokloka hans í gegnum flugstýrðan afturloka. Þetta skapar lokaða lykkju þar sem olía sem fer frá stangarhliðinni (svæði A₁) rennur beint inn í lok hliðina (svæði A₂ = A₁ - A_stang) í stað þess að fara í tank. Vegna þess að A₂ er minna en A₁ er losun stangarhliðar meiri en eftirspurn við lok hliðar. Dælan sér fyrir skortinum (A_stangarsvæðisflæði), en á þeim hraða sem ákvarðast af dæluflæði deilt með aðeins stangarsvæðinu, sem er venjulega 3 til 5 sinnum hraðari en venjulegur framlengingarhraði. Þegar hrúturinn snertir vinnustykkið hækkar álagsþrýstingurinn, sem virkar á stýristýrða afturlokann sem sýndur er á skýringarmyndinni. Hækkandi þrýstingur lokar endurnýjunarleiðinni og hringrásin fer yfir í eðlilega framlengingu með fullum krafti. Skýringarmynd vökvaflæðisstýringarlokans verður greinilega að sýna þessa endurnýjunarlykkju með réttri stefnu ventilsins, þar sem að setja afturlokann aftur á bak myndi læsa öllu kerfinu.

Greining bilanaleit með því að nota skýringarmyndir

Þegar vökvakerfi þróar hraðastýringarvandamál gefur hringrásarmyndin upp bilanaleitaráætlun með því að sýna þrýstingssambönd og bilunarpunkta.

Rennslisrek með tímanum gefur venjulega til kynna hitatengd áhrif eða bilun í þrýstingsjöfnun. Ef kerfi hægir á sér eftir 20 mínútna notkun er fyrsta greiningarskrefið að staðfesta hvort flæðisstýriventillinn sé með hitajafnvægiseiginleikann (tákn með skörpum brúnum opi á skýringarmyndinni). Venjulegir nálarlokar án bóta munu sýna flæðisaukningu um 15 til 25 prósent þegar kerfið hitnar úr 30°C í 60°C vegna þess að seigja olíunnar lækkar veldisvísis með hitastigi. Við lagskipt flæðisskilyrði í löngum inngjöfargöngum er flæðishraðinn í öfugu hlutfalli við seigju samkvæmt Hagen-Poiseuille flæðisreglum. Ef skýringarmyndin sýnir hitajafnaðan loka (gefin til kynna með punkta-og-línutákni eða skörpum brúnum), en rek á sér enn stað, liggur vandamálið líklega í mengun. Lakkútfellingar frá oxaðri olíu hjúpa uppbótarspóluna og mynda núning sem kemur í veg fyrir að spólan fylgi þrýstingsbreytingum á réttan hátt. Jöfnunarbúnaðurinn „fastur“ í einni stöðu og breytir dýrri þrýstijafnaðar loki í grunninngjöf með álagsháðu flæði.

Athugun á raunverulegu þrýstingsfalli yfir grunsamlega lokann staðfestir þessa greiningu. Settu upp þrýstimæla við inntaks- og úttaksportana sem sýndir eru á skýringarmynd vökvaflæðisstýringarventilsins. Mældu mismunadrifsþrýsting við aðstæður án hleðslu og fullt hleðslu. Virkur jöfnunarbúnaður heldur stöðugu ΔP (venjulega 0,5 til 1,0 MPa) óháð álagi. Ef ΔP lækkar umtalsvert undir álagi hefur mótvægið bilað. Úrræðið er að taka í sundur og þrífa eða skipta út ef farið hefur verið yfir slitmörk. ISO 4406 hreinleikakóði olíunnar ætti að vera 19/17/14 eða betri fyrir nákvæmni lokar, sem þýðir ekki meira en 2500 agnir stærri en 4 míkron á 100mL af vökva.

Vandamál með snúningshraða með einstefnu inngjöfarlokum benda beint til bilana í eftirlitslokum. Skýringarmyndin sýnir að olía sem flæðir afturábak í gegnum lokann ætti auðveldlega að ýta á eftirlitskúluna og fara framhjá inngjöfinni. Ef öfug hreyfing er hæg, er eftirlitskúlan fast lokuð vegna mengunar, eða eftirlitsfjöðurinn hefur brotnað og fest boltann í millistöðu sem hindrar flæði að hluta. Innrauð hitabyssa, sem skannar ventilhúsið, leiðir oft þessa bilun í ljós - svæðið í kringum fasta afturlokann er mjög heitt (hugsanlega 80 til 90°C) vegna háþrýstingsfallsins þar sem olía þrýstist í gegnum pínulítið inngjafarbil í stað stórs framhjáveitusvæðis afturlokans. Hitastigshækkunin jafngildir þrýstingsfalli sinnum flæði deilt með sérvarmagetu og massaflæðishraða olíunnar og það er auðvelt að mæla það með snertilausum tækjum.

Að skríða í strokka (hægt rek undir álagi) þegar stefnulokinn situr í hlutlausri stöðu gefur til kynna innri leka framhjá spólu eða sæti flæðistýringarventilsins. Þetta sést ekki beint á skýringarmyndinni, en skilningur á hringrásinni hjálpar greiningu. Ef skýringarmyndin sýnir inngjöf frá metra út, er strokkurinn læstur af fastri olíu þegar stefnulokinn lokar. Hinn fasti þrýstingur á stangarhliðinni skapar þrýstingsmun yfir flæðisstýringarventilinn, jafnvel þó að báðar hafnirnar tengist lokuðum hólfunum. Öll slit á ventlaspólunni eða sætinu leyfa örleka frá háþrýstingi til lágþrýstings og strokkurinn rekur hægt og rólega. Einu lausnirnar eru þéttari lokar (núlleka hönnun frekar en spóla), að bæta við aðskildum flugstýrðum eftirlitsloka (mótvægisventill) til að læsa álaginu á jákvæðan hátt, eða samþykkja lítið magn af reki ef það hefur ekki áhrif á rekstur.

Hraðabreytingar samstilltar við kerfisþrýstingsbreytingar gefa til kynna þörfina á þrýstingsjöfnun þar sem engin er til staðar. Ef skýringarmynd vökvaflæðisstýringarlokans sýnir grunninngjöf tákn án bótaörarinnar mun rennslishraði lokans rekja kvaðratrót þrýstingsmunarins. Endurskoðun hringrásarrits sem sýnir stillingu léttloka kerfisins, flæðisferil dælunnar og hleðsluferil hreyfibúnaðar getur spáð fyrir um stærð hraðabreytinga. Með 10 MPa losunarþrýstingi og 5 MPa hleðsluþrýstingi er tiltækt ΔP yfir metra inngjöf 5 MPa. Ef álagsþrýstingur hækkar í 7 MPa meðan á miklum skurði stendur, lækkar tiltækt ΔP niður í 3 MPa og flæðið minnkar í $$\\sqrt{3/5} = 0,77$$ eða 77 prósent af upprunalegum hraða - mjög áberandi 23 prósent hæging. Verkfræðingur sér þetta koma með því að greina þrýstisvæði skýringarmyndarinnar og mælir með því að uppfæra í þrýstijafnaðan flæðisstýriventil (með uppbótaörvartákninu).

Að lesa skýringarmyndir fyrir ákvarðanir um kerfishönnun

Verkfræðingar nota skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringarloka, ekki bara fyrir bilanaleit heldur sem forspártæki við hönnun kerfisins til að forðast vandamál áður en þau koma upp.

Þegar svæðisfræði hringrásar er valið hjálpar skýringarmyndin að sjá orkuflæði og tapkerfi. Teikning heill hringrás með öllum takmörkunum sýndar sýnir hvar inngjöf tap á sér stað. Í innmæliskerfi er orkusóunin jöfn dæluþrýstingi sinnum umframflæði sem fer yfir aflastningsventilinn. Fyrir 100 lítra/mínútu dælu sem keyrir á 20 MPa léttþrýstingi með aðeins 40 LPM sem fer í stýrisbúnaðinn í gegnum inngjöfina, er hitamyndun $$20 \\text{ MPa} \\x 60 \\text{ LPM} = 20 \\text{ kW}$$ af hreinum varmaúrgangi. Til þess þarf stóran olíukælara og vökvinn nær um 65°C hita jafnvel við kælingu. Sama forrit sem notar bleed-off topology gæti keyrt á aðeins 8 MPa vinnuþrýstingi (ákvarðað af álaginu), sem gerir úrganginn $$8 \\text{ MPa} \\x 60 \\text{ LPM} = 8 \\text{ kW}$$, sem er minna en helmingur af hitauppstreymi. Kerfið getur notað minni kælir, olían helst í 45°C, endingartími dælunnar lengist um ár og raforkunotkun minnkar hlutfallslega.

Útreikningar á þrýstingshækkun koma beint frá rúmfræði skýringarmyndarinnar. Þegar strokkur sýnir 100 mm gat og 50 mm stangarþvermál er flatarmál loksins 7854 mm² á meðan flatarmál stangarenda er aðeins 5890 mm² (hringlaga flatarmál = fullt flatarmál mínus stangarflatarmál). Flatarmálshlutfallið 1,33 þýðir að inngjöf með metra út mun auka þrýstinginn um að minnsta kosti 33 prósent. Ef dælan gefur 15 MPa til lokunarenda, verður þrýstingur á stangarenda við ekkert ytra álag að minnsta kosti 20 MPa vegna rúmfræðinnar einni saman. Bættu við viðnámsálagi sem ýtir til baka með 3 MPa og þrýstingur á stangarenda nær 23 MPa. Sérhver slönga, festing og innsigli á þeirri stangarendarás þarf þrýstingsstig yfir 25 MPa (með öryggismörkum), annars munu bilanir eiga sér stað. Verkfræðingar merkja þessa útreikninga beint á skýringarmyndina með þrýstingsskýringum sem sýna vænt hámark á hverjum stað.

Skýringarmyndin leiðir einnig stærð flæðiloka. Rennslisstuðlar Cv eða Kv koma fram í ventlaskrám sem gefa til kynna flæðihraða við 1 bar þrýstingsfall. Ef kerfið krefst 60 LPM í gegnum þrýstijafnaðan loka sem heldur 0,5 MPa (5 bör) ΔP, og vinnur síðan afturábak, þarf lokinn $$Cv = Q / \\sqrt{\\Delta P} = 60 / \\sqrt{5} = 27$$ lítra á mínútu við 1 bar. Þetta ákvarðar hvaða gerð úr úrvali framleiðanda passar við forritið. Ofstærð sóar peningum og skapar hæg viðbrögð við eftirliti; undirmálun veldur of miklu þrýstingsfalli, upphitun og veðrun.

Að skilja hvernig margir flæðistýringarlokar hafa samskipti kemur í veg fyrir hönnunarmistök. Algeng villa er að setja tvö inngjöf í röð án þess að viðurkenna að þau mynda jafngildi spennuskila. Ef loki A hefur opnunarsvæði A₁ og loki B hefur opnunarsvæði A₂, bæði í röð, ræðst heildarrennslið af minni opnun og summa þrýstingsfalla. Verkfræðingurinn getur ekki stjórnað hraðanum sjálfstætt með báðum ventlum - að stilla ventil A breytir þrýstingsdreifingunni og hefur áhrif á flæði ventil B, jafnvel þótt stilling B breytist ekki. Skýringarmynd vökvaflæðisstýringarventilsins verður að sýna þessar röð takmarkanir og hönnunin ætti að útrýma óþarfa takmörkunum eða nota þær viljandi til að stjórna þrýstingsfallshlutfallinu nákvæmlega.

Niðurstaða

Skýringarmyndir fyrir vökvaflæðisstýringu sem nota ISO 1219-1 tákn veita verkfræðingum fullkominn skilning á hraðastýringu kerfisins, orkunýtingu og bilunarhami áður en vélbúnaður er smíðaður. Boginn takmörkunartákn segja til um hvort loki virkar sem grunninngjöf, þrýstijafnaður þrýstijafnari eða forgangsskil. Örvarvísarnir sýna stillanleika og bótaeiginleika. Staðsetning hringrásarinnar - innmælir, útmælir eða útblástur - ákvarðar hleðslugetu og skilvirkni. Að lesa þessar skýringarmyndir krefst þess að skilja bæði grafíska staðla og meginreglur vökvafræðinnar á bak við hvert tákn. Ská ör þýðir aðlögun manna. Lóðrétt ör þýðir þrýstingsjöfnun. Samhliða afturloki þýðir einstefnustýring með frjálsu bakflæði.

Verkfræðingar velja staðfræði hringrásar með því að greina álagsstefnu, nauðsynlega stífleika, ásættanlega skilvirkni og þrýstingsmat. Þeir greina bilanir með því að bera saman spár um skýringarmyndir við mældan þrýsting og hitastig. Þeir stærða íhluti með því að nota flæðijöfnur og þrýstingsútreikninga fengna úr rúmfræði hringrásarinnar. Skýringarmyndin þjónar sem sameiginlegt tungumál hönnuða, tæknimanna og bilanaleitar, sem gerir einhverjum í Chicago kleift að greina vél sem starfar í Singapúr með því að skoða skýringarmyndina og biðja um sérstakar þrýstingsmælingar á merktum prófunarstöðum.

Að ná tökum á skýringarmyndum fyrir vökvaflæðisstýringarloka þýðir að viðurkenna að sérhver lína og tákn tákna líkamlegan vélbúnað og mælanlegar orkubreytingar. Kreistingin á milli tveggja bogadregna lína táknar árekstra sameinda í ólgandi þota, hitastig hækkar vegna núnings og nákvæma hraðastýringu sem gerir nútíma vélar mögulegar. Hvort sem notkunin er gröfubóma sem lækkar örugglega undir þyngdarafli, fylling á sprautumót með átta hluta hraðasniði eða einfalt malaborð sem er fóðrað á jöfnum hraða, sýnir skýringarmyndin nákvæmlega hvernig flæðistýring framkvæmir verkefnið og hvar vandamál gætu komið upp.