Circuitos hidráulicos sensibles a la carga para plataformas de perforación

El circuito hidráulico sensible a la carga es una tecnología innovadora en el campo de la transmisión y el control hidráulicos. Se utiliza ampliamente en sistemas hidráulicos de vehículos, campos de ingeniería y otros equipos mecánicos. y mecanismo de elevación de plataformas de perforación hidráulicas con circuito hidráulico sensible a la carga. El llamado circuito hidráulico sensible a la carga se refiere a un circuito de regulación de velocidad en el que la presión de carga detectada se devuelve a la bomba variable a través de la válvula sensible a la carga para controlar automáticamente la salida de la bomba hidráulica de modo que la salida del Bomba hidráulica La presión y el caudal se adaptan a la carga requerida. El uso de circuitos hidráulicos sensibles a la carga puede mejorar la eficiencia de utilización del motor primario, reducir el calor generado por el sistema y lograr el propósito de una estructura compacta y ahorro de energía del equipo mecánico.

1. Principio de funcionamiento del circuito hidráulico sensible a la carga

La Figura 9-8 muestra el circuito hidráulico sensible a la carga, que consta de cuatro unidades básicas.

Figura 9-8 Circuito hidráulico sensible a la carga

(1) Válvula direccional proporcional D: Es una válvula direccional proporcional o una válvula direccional proporcional multicanal, que se divide en tipo de control y Hay dos tipos de control electrónico. Además de controlar la dirección del motor hidráulico (o cilindro hidráulico), su función también puede controlar el flujo de carga del motor hidráulico y detectar la presión de carga del motor hidráulico.

(2) Válvula sensible a la carga A: también llamada válvula de compensación presión-flujo. Es una servoválvula de dos vías controlada por presión. La señal de entrada es la diferencia entre la presión de salida de la bomba hidráulica pp y la presión de carga del motor hidráulico p1; la señal de salida es la presión pc, que se utiliza para controlar el mecanismo variable de la bomba hidráulica. La válvula limitadora de presión B se utiliza para regular la presión máxima de la bomba hidráulica.

(3) Bomba hidráulica C: Es una bomba variable con presión compensada, y su plato oscilante variable 5 está controlado por el cilindro hidráulico 7.

(4) Motor hidráulico o cilindro hidráulico.

El principio de funcionamiento del circuito hidráulico de detección de carga es el siguiente (Figura 9-8b):

El extremo izquierdo de la válvula deslizante 1 de la válvula de detección de carga A es conectado a la salida de la bomba hidráulica, y el extremo derecho está conectado a la salida del motor hidráulico. Las cámaras de carga están conectadas y la diferencia de presión entre ellas se ajusta mediante el resorte 2. Cuando la apertura de la válvula inversora proporcional D es constante, si el flujo de salida de la bomba hidráulica es demasiado grande, la diferencia entre la presión de salida de la bomba hidráulica pp y la presión de carga del motor hidráulico p1 es mayor que la diferencia de presión establecida, y la La válvula deslizante 1 se moverá hacia la derecha, conectará las líneas de aceite 3 y 4 y controlará que la presión pc aumente. De esta manera, el cilindro hidráulico 7 controlará que el ángulo de inclinación del plato oscilante 5 de la bomba hidráulica disminuya, de modo que el caudal de salida de la bomba hidráulica disminuya. Por el contrario, si el flujo de salida de la bomba hidráulica es menor que el flujo establecido de la válvula inversora proporcional, la situación es opuesta, por lo que el ángulo de inclinación del plato oscilante aumenta en consecuencia y el flujo de salida de la bomba hidráulica aumenta.

A través de esta acción continua, el flujo de salida de la bomba hidráulica siempre permanece igual al flujo Q1 recién configurado de la válvula inversora proporcional (es decir, el flujo de la carga motriz), el flujo de la carga motriz ); y la salida de la bomba hidráulica. La diferencia entre la presión pp y la presión de carga p1 siempre se mantiene en el valor establecido por el resorte 2, es decir,

Diseño y uso de perforación con cabezal hidráulico. rig

En la fórmula: a0 es el área efectiva de la válvula deslizante 1; Fs es la fuerza elástica del resorte 2, que se ajusta mediante el tornillo de ajuste 10.

Esto significa que no importa cómo cambie la carga, la presión de salida pp de la bomba hidráulica siempre es mayor que un valor constante de la carga p1. Este valor constante es también la diferencia de presión en el puerto de trabajo de la válvula direccional proporcional. Por lo tanto, el flujo de carga Q1 a través de esta válvula sólo está relacionado con la apertura de la válvula, es decir, es proporcional al movimiento de su carrete y no tiene nada que ver con los cambios en la presión de carga. De esta manera, ajustando el desplazamiento del carrete de la válvula inversora proporcional, se puede lograr el propósito de regular la velocidad. Se puede ver que la válvula inversora proporcional no solo puede invertir la dirección del flujo de líquido, sino que también es una válvula de control de flujo con presión compensada. En resumen, no importa cómo cambien la carga y la velocidad, el flujo de salida de la bomba hidráulica Qp y la presión pp siempre coinciden con el flujo de carga Q1 y la presión p1.

Cuando el motor hidráulico deja de funcionar, dado que no hay flujo a través de la boca de la válvula inversora proporcional, no hay pérdida de presión, por lo que la válvula deslizante 1 está en la posición extrema izquierda bajo la acción de primavera 2.

Como se puede ver en la figura, el extremo derecho de la válvula deslizante 8 de la válvula de límite B pasa a través del tanque de aceite. Cuando la presión de salida de la bomba hidráulica pp es mayor que la presión pr ajustada por el resorte 9, la válvula deslizante 8. se mueve rápidamente hacia la derecha y la salida de aceite a presión de la bomba no pasa directamente a través de la válvula deslizante 1. Conecte las líneas de aceite 3 a 4. De esta manera, por un lado, la bomba hidráulica mantiene la presión más alta establecida por la válvula y, al mismo tiempo, la bomba hidráulica genera el único pequeño flujo necesario para compensar las fugas.

Cuando la válvula inversora proporcional está en posición neutra y el motor hidráulico deja de funcionar, la presión de carga es cero. La presión de salida de la bomba hidráulica solo es igual a la presión ajustable del resorte 2, y el flujo de salida de la bomba hidráulica es solo el pequeño flujo requerido para compensar la fuga, es decir, la bomba hidráulica está en espera de baja presión. estado.

Se puede ver en el principio de funcionamiento del circuito hidráulico sensible a la carga que cuando el flujo de salida de la bomba hidráulica es consistente con el flujo de carga, la presión de salida de la bomba hidráulica es mayor que la carga. presión y es un valor constante; cuando el circuito no está funcionando, la bomba hidráulica está en estado de espera de bajo voltaje. Por tanto, este circuito tiene alta eficiencia y baja pérdida de energía.

Para simplificar el circuito se integran la válvula sensible a la carga A, la válvula limitadora de presión B y la bomba hidráulica C, lo que se denomina bomba variable sensible a la carga.

2. Adaptabilidad del circuito hidráulico sensible a la carga a cargas giratorias

Las características de las cargas giratorias requieren que el sistema de accionamiento tenga una función de regulación continua de la velocidad, la capacidad de arrancar y detener la carga. Suavemente y rigidez. Características mecánicas, cierta capacidad de sobrecarga y función de protección de sobrecarga.

(1) Función de regulación continua de velocidad del circuito sensible a la carga: se puede ver en el principio de funcionamiento del circuito sensible a la carga que el caudal a través de la válvula inversora proporcional solo está relacionado con la apertura del válvula, es decir, a su apertura de válvula proporcional a la cantidad de movimiento del núcleo. Por lo tanto, ajustando el desplazamiento del carrete de la válvula direccional proporcional, se puede lograr la función de regulación continua de la velocidad.

(2) La carga rotativa tiene una gran capacidad para arrancar y detenerse suavemente: se puede ver en la Figura 9-8 que cuando se abre la válvula de inversión proporcional, la presión de carga p1 del cilindro hidráulico es igual a la presión de salida pp de la bomba, la válvula deslizante 1 se mueve hacia la izquierda bajo la acción de la fuerza del resorte Fs, de modo que el circuito de aceite 4 y el cilindro hidráulico 7 en el tanque de aceite aumentan gradualmente el ángulo de inclinación del plato oscilante. bajo la acción del resorte, y la bomba hidráulica comienza a moverse hacia el suministro de aceite del actuador (motor hidráulico o cilindro hidráulico). A medida que aumenta el suministro de aceite, la presión del aceite aumenta rápidamente, superando eventualmente la resistencia de la carga y empujando al actuador a moverse. Cuando el actuador se mueve, la válvula sensora de carga es controlada por la diferencia de presión (pp-p1). Por lo tanto, durante el proceso de arranque, el circuito sensible a la carga puede ajustar automáticamente la presión del circuito y el caudal de forma rápida y suave de acuerdo con los cambios en la presión de carga, cumpliendo con los requisitos para un arranque suave con carga.

(3) Características de regulación de velocidad: cuando el circuito sensible a la carga está funcionando, el flujo de salida de la bomba hidráulica es básicamente igual al flujo de carga y el valor de apertura de la válvula inversora proporcional tiene nada que ver con la presión de carga, por lo que el mecanismo de giro tiene excelentes propiedades mecánicas duras.

(4) Función de protección contra sobrecarga y sobrecarga: mediante el control de retroalimentación sensible a la carga, la presión de la bomba hidráulica siempre se adapta a la resistencia de la carga. Si la presión de la bomba excede la presión de regulación de la válvula limitadora de presión, la válvula limitadora de presión se abre y el circuito está en un estado de espera de alta presión, lo que no solo desempeña el papel de protección contra sobrecarga, sino que también evita una gran cantidad de pérdida de energía. .

3. La adaptabilidad del circuito hidráulico sensible a la carga para levantar cargas.

Las características de la carga de elevación son similares a las características de la carga de giro. Por ejemplo, se requiere que el sistema de accionamiento tenga. Función de regulación continua de velocidad, capacidad de arrancar y detener la carga suavemente, características mecánicas duras, ciertas capacidades de sobrecarga y funciones de protección de sobrecarga, etc. Los circuitos de detección de carga satisfacen los requisitos anteriores.

Además, se puede lograr una acción de microelevación ajustando con precisión la apertura de la válvula de control direccional proporcional. Desde la perspectiva de todo el proceso de elevación de la broca, la carga de elevación se reduce gradualmente. La presión del circuito de detección de carga se ajusta automáticamente a medida que cambia la carga. Por lo tanto, ajustando la apertura de la válvula inversora proporcional y controlando la velocidad de elevación de acuerdo con los cambios en la resistencia de la carga, se pueden cumplir los requisitos para una elevación de potencia constante.