¿Cuál es la función de la válvula piloto en el sistema hidráulico?
El control de la entrada y salida de aceite de la válvula inversora tradicional se realiza a través de un núcleo de válvula. La relación correspondiente entre las aberturas de los dos puertos de aceite se ha determinado ya en el diseño y procesamiento de. el núcleo de la válvula y es imposible modificarlo durante el uso, por lo que el flujo o la presión a través de los dos puertos de aceite no se pueden controlar de forma independiente y no se afectan entre sí.
Con la disminución del costo de los controladores de microprocesador y los componentes de sensores, y la mejora continua de la tecnología de control, la tecnología de control de doble carrete se ha aplicado en el campo de la maquinaria de ingeniería. La empresa británica Utronics ha utilizado su propia tecnología y ventajas de patentes para desarrollar una válvula inversora multidireccional de doble carrete, que ha sido ampliamente utilizada en excavadoras, cargadores de camiones, retroexcavadoras y otros productos de JCB, Deere, DAWOO, CASE y otros. empresas. Para adaptarse a los requisitos funcionales de los sistemas hidráulicos para productos de maquinaria de construcción chinos. Con la mejora continua de la estabilidad y el control de automatización, los productos de Utronics ingresaron al mercado chino de manera oportuna. La depuración del prototipo del cargador XCMG (5t) y la excavadora Zhanyang (8t) se completó inicialmente y entró en la etapa de prueba.
1. Defectos de la válvula direccional tradicional de un solo carrete
El sistema hidráulico compuesto por la válvula direccional tradicional de un solo carrete no puede resolver razonablemente los siguientes problemas entre funciones y contradicción de control:
(1) Para mejorar la estabilidad del sistema y reducir el impacto de los cambios de carga en la velocidad al diseñar un sistema hidráulico, debemos sacrificar algunas de las funciones que queremos lograr o agregar componentes hidráulicos adicionales, como como válvulas de control de velocidad, válvulas de control de presión, etc., aumentando la amortiguación y aumentando la rigidez de la velocidad del sistema para mejorar la estabilidad del sistema. Sin embargo, el aumento de componentes reducirá la eficiencia y desperdiciará energía; también reducirá la confiabilidad de todo el sistema y aumentará los costos.
(2) Debido a la particularidad de la estructura inversa, los usuarios deben comprar los componentes hidráulicos correspondientes al implementar una determinada función. Además, los fabricantes de maquinaria de construcción diseñarán las funciones correspondientes de acuerdo con los diferentes requisitos del usuario final. Esto hará que los fabricantes compren componentes de control hidráulico del mismo tipo y múltiples especificaciones para satisfacer las necesidades de diferentes requisitos funcionales, lo que no favorece la generalización y gestión del producto, y aumentará considerablemente los costos del producto.
(3) Dado que el aceite hidráulico que entra y sale del actuador se controla a través de un núcleo de válvula, es imposible controlar de forma independiente la presión en ambos lados del actuador. Por lo tanto, la contrapresión en el lado de salida de aceite actúa en la dirección opuesta al movimiento del actuador. A medida que aumenta la contrapresión en el lado de salida de aceite, para mantener el movimiento del actuador, la presión en el lado de entrada de aceite. debe incrementarse. Esto aumentará el consumo funcional del sistema hidráulico, reducirá la eficiencia y aumentará la generación de calor.
En un sistema hidráulico que adopta tecnología de doble carrete, dado que las posiciones del núcleo de la válvula y los métodos de control de las válvulas del lado de entrada y salida de aceite del actuador son independientes y no se afectan entre sí, a través de diferentes combinaciones de Entre los dos métodos de control del núcleo de la válvula, el uso de la programación de software puede resolver problemas que los sistemas tradicionales de una sola válvula no pueden resolver y también puede realizar fácilmente funciones que son difíciles de lograr en los sistemas hidráulicos tradicionales.
2. Dos estrategias de control básicas de las válvulas inversoras de doble carrete
Debido a la flexibilidad de controlar los dos puertos de aceite de las válvulas inversoras de doble carrete, los dos puertos de aceite pueden adoptar flujo control respectivamente, control de presión o control de presión de flujo. Se introducen de frente dos estrategias de control simples.
(1) La dirección de carga permanece sin cambios durante todo el proceso de trabajo
Sabemos que para camiones grúa, excavadoras, cargadoras, etc., sus cilindros hidráulicos permanecen sin cambios durante todo el proceso de trabajo. siempre se mantiene la dirección de carga media. A continuación se toma como ejemplo el cilindro hidráulico abatible de una grúa para analizar la estrategia de control del carrete doble.
Durante el proceso de trabajo del cilindro de elevación de la grúa, la fuerza y la dirección de la carga permanecen sin cambios. Por lo tanto, podemos adoptar una estrategia de control de utilizar control de presión para el control de la varilla del cilindro hidráulico y control de flujo para el. cavidad sin vástago.
El control de flujo de la cavidad sin vástago se realiza detectando la diferencia de presión entre los lados delantero y trasero de la válvula conectada a la cavidad sin vástago y luego calculando el tamaño de la abertura del núcleo de la válvula en función del flujo de entrada requerido. o flujo de salida; cavidad sin varilla El lado adopta control de presión para mantener una presión baja en este lado, lo que lo hace más eficiente y ahorra energía.
Dado que utilizamos control de flujo en la cámara sin vástago, la válvula de equilibrio utilizada en el sistema de control original se puede reemplazar por una válvula unidireccional controlada hidráulicamente. Esto puede eliminar la inestabilidad del sistema causada por la válvula de equilibrio, mejorando así la estabilidad del sistema.
(2) La dirección de la carga cambia durante el proceso de trabajo.
En este caso, se adopta "control de presión del lado de entrada, control de flujo del lado de salida de aceite" y el cilindro hidráulico tiene el El lado de la cavidad con varilla utiliza control de presión y el lado de la cavidad sin varilla tiene control de flujo.
Si la dirección de carga permanece sin cambios, dado que el lado de salida de aceite adopta control de flujo, podemos reemplazar la válvula de equilibrio de dos vías con una válvula unidireccional controlada hidráulicamente para mejorar la estabilidad del sistema. Se utiliza un controlador de presión en el lado de entrada de aceite para mantener una presión de referencia más baja, lo que por un lado mejora la eficiencia del sistema y por otro evita la cavitación en el sistema.
Para lograr un buen control del mecanismo de trabajo cuando cambia la dirección de la carga, se utilizará otro controlador PI en el controlador de presión con una cavidad de varilla. Cuando la dirección de la carga cambia, la presión en la varilla. disminuirá menos cavidad; si todavía hay una presión muy baja en la cámara de la varilla, cuando la carga es grande, el cilindro hidráulico se moverá en la dirección opuesta. En este momento, podemos usar el controlador PI agregado para monitorear los cambios en la presión de la cámara sin varilla. Cuando el controlador PI detecta que la presión de la cámara sin varilla es menor que el valor de referencia establecido, aumentará el valor establecido por el. Controlador de presión de cámara sin vástago para garantizar el funcionamiento normal del sistema.
3. Sistema de control hidráulico Ultronics
Ultronics es una empresa de tecnología hidráulica electrónica que integra diseño, investigación y fabricación. Su sistema de control hidráulico adopta comunicación de bus CAN y tecnología de control de doble carrete. A través del control combinado de los dos carretes, se pueden realizar una variedad de controles en el actuador para mejorar la estabilidad del sistema, reducir la pérdida de energía y al mismo tiempo. tiempo hacer que el sistema sea más simple, reduzca costos y acelere el desarrollo de productos, algo que los sistemas electrónicos tradicionales no pueden lograr.
El hardware del sistema de control Ultronics generalmente consta de una manija de control, una unidad de control electrónico ECU, una válvula reguladora, un grupo de válvulas hidráulicas de doble carrete y sensores o interruptores externos, etc., que se comunican a través de El bus CAN. El grupo de válvulas hidráulicas es un La intersección del sistema de control y el sistema hidráulico, otro componente importante del sistema es el software.
El mando es fotoeléctrico sin contacto y puede tener hasta 4 salidas proporcionales o 2 salidas proporcionales y hasta 5 interruptores. Los interruptores están disponibles en tipos proporcionales y autoblocantes. Su nivel de protección alcanza el IP67. Las características de retardo, curva de salida y zona muerta del mango se pueden modificar mediante el software especial JoyVal.
La unidad de control electrónico ECU tiene dos voltajes de alimentación, 12 V y 24 V, y dos interfaces, de 25 y 50 vías. Proporciona interfaces de entrada y salida analógicas y digitales al mismo tiempo. La unidad de control también proporciona una interfaz de señal CAN, para que el sistema pueda recibir sensores o señales de control o conectarse con otros sistemas. La ECU almacena todas las aplicaciones necesarias para el control del sistema. La aplicación puede convertir las señales de la manija u otros dispositivos y señales conectadas a la ECU (como señales de detección de sensores, información del sistema de control del motor, etc.) Instrucciones para la acción del carrete.
La clave del sistema de control Ultronics radica en su exclusiva tecnología de control de núcleo de doble válvula. Cada válvula tiene dos núcleos de válvula, lo que equivale a convertir una válvula de cuatro vías y tres posiciones en dos de tres posiciones. Combinación de válvulas de tres vías, los dos núcleos de válvula se pueden controlar individualmente o en pares de acuerdo con la lógica de control, y ambos puertos de aceite de trabajo tienen sensores de presión, y cada núcleo de válvula tiene un sensor de posición a través del control de circuito cerrado de la detección. señales, la presión o el flujo del aceite hidráulico de dos canales se controla respectivamente, con alta precisión de control. A través de diferentes combinaciones, se pueden obtener muchos esquemas de control para satisfacer las necesidades del sistema.
Cada válvula tiene dos ASIC (circuitos integrados específicos de aplicación analógica) de señal mixta completamente configurados y un RISC (procesador de instrucciones reducidas). Estos controladores proporcionan excitación y compensación para sensores, energía para actuadores de control, software de control de carrete y comunicaciones de bus CAN. El usuario puede configurar o modificar la estrategia de control de la acción del carrete y los parámetros específicos de acuerdo con los requisitos del actuador controlado. Después de que la válvula de control recibe el comando, su procesador integrado ejecuta el software de control de acción del núcleo de la válvula para lograr la función establecida. La ECU completa la coordinación funcional entre múltiples válvulas, realizando así funciones complejas del sistema. Este método de control jerárquico hace que la aplicación del sistema sea muy flexible y fácil de construir sistemas de control complejos.
La diversidad funcional de los sistemas de control Ultronics se logra a través del software de aplicación, mediante la programación específica del software de control.
Las funciones que puede realizar el sistema de control Ultronics son extremadamente amplias. Esfuerzos realizados por modelos avanzados como excavadoras de orugas, excavadoras de ruedas y cargadoras en términos de comodidad operativa, eficiencia operativa, consumo de costos operativos, diagnóstico de fallas y protección ambiental, como control adaptativo del estado del motor y sistemas hidráulicos, funciones operativas específicas, etc., se pueden realizar utilizando el sistema Ultronics.
En resumen, a través de la comunicación por bus CAN, la estructura única de doble carrete y la aplicación de sensores de presión y desplazamiento, así como la tecnología de control de presión o flujo de circuito cerrado, el sistema de control hidráulico electrónico de Ultronics hace que el Sistema de control de maquinaria de ingeniería funcional. La diversidad, la flexibilidad de implementación, el menor costo de rendimiento, los conceptos de control, los modelos de mantenimiento y muchos otros aspectos desencadenarán un cambio revolucionario.
Clasificación de las válvulas de control direccional
En aplicaciones prácticas, las válvulas de control direccional se pueden dividir en varias categorías según las diferentes necesidades:
(1) Según la gas en la tubería La dirección del flujo, si al gas solo se le permite fluir en una dirección, dicha válvula se llama válvula de control unidireccional, como válvula unidireccional, válvula de lanzadera, etc.; que puede cambiar la dirección del flujo de gas se llama válvula de inversión, como las comúnmente utilizadas 2way2port, 2way3port, 2way5port, 3way5port, etc.
(2) Según el método de control, se puede dividir en válvulas solenoides, válvulas mecánicas, válvulas controladas por aire y válvulas controladas por humanos. Entre ellas, las válvulas de solenoide se pueden dividir en válvulas de control eléctricas simples y dobles; las válvulas mecánicas se pueden dividir en válvulas de bola, válvulas de rodillo, etc., también se pueden dividir en válvulas de control de aire simples y válvulas de control de aire dobles; lata Se divide en dos tipos: válvula manual y válvula de pie.
(3) Según el principio de funcionamiento, se puede dividir en válvula de acción directa y válvula piloto. La válvula de acción directa es una válvula que realiza directamente los requisitos de inversión mediante mano de obra, fuerza electromagnética o neumática. fuerza; la válvula piloto se compone de una cabeza piloto y el cuerpo de la válvula se compone de dos partes, con un pistón de cabeza piloto que impulsa el vástago de la válvula dentro del cuerpo de la válvula para lograr el cambio de dirección.
(4) Según la posición de trabajo del vástago de la válvula de inversión, la válvula se puede dividir en válvulas de 2 y 3 vías.
(5) Según el número de orificios de aire en la válvula, se puede dividir en válvulas de 2 puertos, 3 puertos y 5 puertos.
Válvula unidireccional ordinaria (válvula de retención o válvula de retención)
Función: Solo permite que el aceite fluya en dirección hacia adelante, y no se permite flujo inverso.
Categoría: tipo recto, tipo de ángulo recto
Estructura: cuerpo de válvula, cono de núcleo de válvula, tipo bola de acero, resorte, etc.
Funcionamiento Principio: flujo de líquido cuando el flujo de aceite ingresa desde la entrada de aceite, A → B
Cuando el flujo de líquido ingresa desde la salida de aceite, A → B
Presión de apertura: 0, 04——0, 1MPa
Válvula de contrapresión: Pk=0.2——0.6 MPa 3
Válvula de retención de control hidráulico
Función: flujo directo, flujo controlado inverso
Estructura: válvula unidireccional ordinaria + dispositivo de control hidráulico
K no pasa aceite a presión, A → B
Principio de funcionamiento<
K pasa aceite a presión, A → B
Características estructurales: B→ A, ∵ PB=P, muy alta
∴ La contrapresión de la cavidad del resorte es muy grande y el núcleo de la válvula solo se puede abrir cuando el pk es muy grande, lo que afecta la confiabilidad.
Por lo tanto, se pueden tomar las siguientes medidas
1) Utilice la válvula piloto para aliviar la presión por adelantado
2) Utilice el puerto de drenaje externo para devolver el aceite para reducir la contrapresión
Aplicación: ∵ La válvula de retención de control hidráulico tiene un buen rendimiento de sellado posterior
∴ Se usa comúnmente en circuitos de mantenimiento, bloqueo y equilibrio de presión
Shuttle válvula, válvula de doble presión y válvula de escape rápido Válvula de aire
1) Válvula de lanzadera
2) Válvula de doble presión
3) Válvula de escape rápido válvula de dos vías
Función: cambia la posición de trabajo relativa del núcleo de la válvula en el cuerpo de la válvula para conectar o desconectar los puertos de aceite del cuerpo de la válvula, controlando así el cambio de dirección o el arranque y parada del actuador.
Clasificación de las válvulas inversoras
Según la forma estructural: válvula inversora tipo válvula de corredera, válvula inversora tipo válvula de asiento, válvula inversora tipo válvula rotativa
Tipo carrete válvula de inversión
(1) Estructura y principio de funcionamiento de la válvula de inversión
Cuerpo de la válvula: orificio cilíndrico con ranuras rebajadas de varias etapas
Estructura
Núcleo de válvula: cilindro con múltiples ranuras circulares
Categoría:
Dos posiciones
Dividido según la posición de trabajo < Tres posiciones: El número de posiciones de trabajo del núcleo de la válvula con respecto al cuerpo de la válvula.
Cuatro posiciones
Bidireccional se divide según el número de canales Cuatro vías (excluyendo aceite de control y puerto de aceite de fuga) Cinco vías Válvula de inversión electromagnética Válvula de inversión hidráulica Según el método de control< Válvula inversora electrohidráulica Válvula inversora motorizada Válvula inversora manual Significado del símbolo gráfico: 1 posición - representada por una cuadrícula cuadrada, ¿Cuántos cuadrados hay? 2 pases—— ↑ Sin pases——┴, ┬ El número de intersecciones entre el principio y el final de las flechas y los símbolos de corte y un cuadrado El número de pases es el número de puntos. 3 El puerto de aceite tiene una orientación y un significado fijos, p - entrada de aceite (abajo a la izquierda), T - puerto de retorno de aceite (abajo a la derecha), A.B - y actuador conectado funcionando puertos de aceite (parte superior izquierda y derecha). 4 resortes - W, M, dibujados a ambos lados del cuadrado. Válvula de dos posiciones, un cuadrado contra el resorte. 5 Posición normal 〈 En el diagrama esquemático, la línea de aceite debe conectarse a la válvula de tres posiciones en la posición normal, un espacio en el medio. Función neutra de la válvula de corredera Función de la válvula de corredera: cuando la válvula de inversión está en la posición normal, el método de conexión de cada puerto de aceite en la válvula, para los tres -válvula de posición, es decir, la posición media de cada /p> El método de conexión del puerto de aceite, por eso se llama función mediana. Función neutra: cuando la válvula direccional de tres posiciones está en la posición neutra, el método de conexión de cada puerto de aceite en la válvula. (3) Rendimiento principal de la válvula de inversión 1) Operación confiable 2) Pequeña pérdida de presión 3) Fuga interna Pequeña 4) Tiempo de inversión y tiempo de reinicio 5) Larga vida útil (4) Método de operación Válvula de inversión manual Características: Utilice una palanca manual para controlar el movimiento del núcleo de la válvula para controlar la dirección del flujo Clasificación: tipo de posicionamiento de bola de acero, tipo de retorno por resorte. Válvula inversora multivía Características: Es una disposición centralizada de válvulas inversoras manuales combinadas Tipo de serie Clasificación: Según Para el método de combinación, hay tipo secuencial de simple efecto válvula de inversión motorizada (válvula de carrera) Características: Utilice hierro de tope o leva para mover la válvula Movimiento del corazón para controlar la dirección del flujo Clasificación: generalmente válvula de dos posiciones, que incluye dos posiciones, dos vías, tres vías y cuatro vías Ejemplo: Válvula inversora motorizada de dos posiciones y dos vías Composición: cuerpo de válvula, núcleo de válvula, resorte, rodillo, etc. Estado normal: P→ A Principio de funcionamiento Presión del rodillo: P→ A Válvula de inversión electromagnética Características: Utilice el empuje del electroimán para empujar el núcleo de la válvula para que se mueva. para controlar la dirección del flujo. Bidireccional y de cuatro vías Categoría: dos posiciones cuatro vías y cinco- manera Ejemplo: tres válvula direccional electromagnética de cuatro vías: Composición: cuerpo de válvula, núcleo de válvula, resorte, electroimán, etc. Principio de funcionamiento: El las posiciones que se muestran en la figura, P, A, B y T son todas Sin conexión El electroimán derecho está energizado, P → A, B → T El electroimán izquierdo está energizado , P → B, A → T Válvula direccional de solenoide de tres vías y dos posiciones: Principio de funcionamiento: Posición en la imagen, P → A B ┴ La se energiza el electroimán, P → B A ┴ Símbolo: AC (D) Clasificación del electroimán: Según la fuente de alimentación Este plástico tipo seco Según haya aceite en el interior Hidráulico < Válvula de inversión hidráulica de larga vida en húmedo Características: Utilice aceite a presión para cambiar la posición de la válvula deslizante para controlar la dirección del flujo Clasificación: dos posiciones, tres posiciones, etc. Composición: Principio de funcionamiento: posición que se muestra en la figura, p, A, B, todos → T Aceite a presión X1, p → A, B → T Cambia la dirección del flujo de líquido. Válvula solenoide (válvula piloto) Composición 〈 〉 combinación Válvula hidráulica (válvula principal) Principio de funcionamiento: Electricidad: p ┴ A, B → T Ilustración Líquido: p, A, B y T están todos bloqueados Electricidad : p → A → cámara izquierda de la válvula hidráulica, cámara derecha de la válvula hidráulica → B → T 1YA está encendido〈 Líquido: p → A, B → T Electricidad: p → B → cámara derecha de la válvula hidráulica, cámara izquierda de la válvula hidráulica → A → T 2YA está encendido〈 Líquido: p → B , A → T Características: (1) El regulador de amortiguación (también conocido como regulador de tiempo de inversión) es en realidad una válvula de mariposa unidireccional apilada que se puede apilar entre la válvula piloto y la válvula principal. (2) Mecanismo de ajuste de la carrera del núcleo de la válvula principal (3) Válvula de precarga: a menudo se instala en la válvula direccional electrohidráulica que suministra aceite a través del control interno. 3 Válvula direccional tipo válvula de bola Características: La válvula direccional tipo válvula de bola es una forma de válvula direccional tipo válvula de asiento, que cambia la dirección del flujo cambiando la posición relativa de la bola de acero en el cuerpo de la válvula.