Khi bạn xem một chiếc máy ủi nâng lưỡi kiếm của nó hoặc thấy một robot nhà máy di chuyển với độ chính xác, có một thành phần nhỏ nhưng hùng mạnh làm cho tất cả có thể: van điều khiển định hướng.
Hướng dẫn này sẽ hướng dẫn bạn mọi thứ bạn cần biết về những phần thiết yếu này, từ cách chúng làm việc đến việc chọn đúng cho nhu cầu của bạn.
Van điều khiển định hướng là gì?
Nghĩ về van điều khiển định hướng (DCV) như mộtbộ điều khiển giao thông cho chất lỏng. Giống như một đèn giao thông chỉ đạo ô tô tại giao lộ, DCV chỉ đạo dầu thủy lực hoặc nén khí qua các đường dẫn khác nhau trong máy. Những van này là "não" của các hệ thống năng lượng chất lỏng, cho biết chất lỏng đi đâu và khi nào.
Tại sao chúng được gọi là van "Bang-Bang"?
Nhiều DCV hoạt động như một công tắc đèn - chúng hoàn toàn bật hoặc tắt hoàn toàn. Không có vị trí ở giữa, đó là lý do tại sao đôi khi mọi người gọi chúng là van "bang-bang". Khi họ chuyển đổi, họ làm điều đó một cách nhanh chóng và hoàn toàn.
Làm thế nào để một van điều khiển định hướng hoạt động?
Các phần cơ bản
Mỗi DCV đều có các thành phần chính này:
Thân van:Điều này giống như ngôi nhà giữ mọi thứ lại với nhau. Nó có các kênh bên trong nơi chất lỏng có thể chảy.
Spool hoặc poppet:Đây là phần chuyển động thực sự kiểm soát dòng chảy. Hãy nghĩ về nó như một cánh cửa trượt mở ra và đóng các con đường khác nhau.
Cổng:Đây là những điểm kết nối nơi các đường ống gắn. Họ thường được dán nhãn:
- P= Áp lực (nơi chất lỏng đi vào)
- T= Bể (nơi chất lỏng trở lại)
- A và b= Cổng bộ truyền động (nơi chất lỏng đi làm)
Động cơ truyền động:Đây là những gì di chuyển ống chỉ. Nó có thể là một tay cầm mà bạn đẩy, cuộn điện hoặc áp suất chất lỏng.
Cách nó kiểm soát dòng chảy
Khi bộ truyền động di chuyển ống chỉ, nó sắp xếp các lỗ và kênh khác nhau bên trong thân van. Điều này tạo ra các con đường mới cho chất lỏng để chảy qua. Nó giống như sắp xếp lại các mảnh ghép để tạo ra các đường dẫn khác nhau.
Các loại van điều khiển định hướng
Bằng cách họ di chuyển (thiết kế nội bộ)
Van ống
Chúng sử dụng một mảnh hình trụ (ống chỉ) trượt qua lại. Chúng giống như một câu đố trượt, nơi việc di chuyển một mảnh mở ra một số đường dẫn và đóng các đường dẫn khác. Chúng linh hoạt nhưng cho phép một chút rò rỉ.
Van poppet
Chúng sử dụng một quả bóng, hình nón hoặc đĩa nhấc ghế ra để cho phép dòng chảy hoặc ấn xuống để ngăn chặn nó. Hãy nghĩ về một nút chai trong chai - khi bạn loại bỏ nó, chất lỏng chảy ra. Những van này niêm phong rất chặt với hầu như không có rò rỉ.
Van quay
Thay vì trượt, chúng xoay để xếp hàng các đoạn khác nhau. Chúng giống như xoay một chìa khóa trong khóa để mở các cửa khác nhau.
Bằng cách họ vận hành
Van thủ công
Bạn vận hành chúng bằng tay bằng cách sử dụng đòn bẩy, nút hoặc bàn đạp. Chúng đơn giản và đáng tin cậy, giống như một hộp số xe thủ công.
Van điện từ
Chúng được vận hành bằng điện. Khi bạn gửi tín hiệu điện, một cuộn từ tính di chuyển van. Nó giống như có một điều khiển từ xa cho van của bạn.
Van vận hành phi công
Chúng sử dụng áp suất chất lỏng để di chuyển van. Chúng hữu ích khi bạn cần nhiều lực để di chuyển một van lớn, như sử dụng tay lái trợ lực trong xe.
Theo số vị trí và cổng
Hệ thống đặt tên ban đầu có vẻ khó hiểu, nhưng nó thực sự đơn giản:
- 2/2 van:2 cổng, 2 vị trí (như công tắc bật/tắt)
- Van 3/2:3 cổng, 2 vị trí (phổ biến cho các xi lanh tác động đơn)
- Van 4/2:4 cổng, 2 vị trí (tiêu chuẩn cho xi lanh tác động kép)
- 4/3 van:4 cổng, 3 vị trí (bao gồm vị trí giữa trung tính)
Vị trí trung tâm (cho van vị trí 3)
- Trung tâm mở:Tất cả các cổng kết nối với nhau - như mở tất cả các cánh cửa trong một ngôi nhà
- Trung tâm đóng cửa:Tất cả các cổng đều bị chặn - như đóng tất cả các cửa
- Trung tâm song song:Áp lực kết nối với bể, nhưng các cổng bộ truyền động bị chặn
- Trung tâm phao:Cổng bộ truyền động kết nối với bể, nhưng áp lực bị chặn
Chọn đúng van: Thông số kỹ thuật chính
Xếp hạng dòng chảy (CV)
Điều này cho bạn biết van có thể xử lý bao nhiêu chất lỏng. Nó được đo bằng gallon mỗi phút (GPM) ở mức giảm áp suất 1 psi. Hãy nghĩ về nó giống như đường kính của vòi vườn - số lượng lớn hơn có nghĩa là khả năng dòng chảy nhiều hơn.
Xếp hạng áp lực
Đây là áp suất tối đa mà van có thể xử lý an toàn. Nó thường được đánh dấu là PN (như PN350 cho 350 bar) hoặc trong PSI. Đừng vượt quá giới hạn này, hoặc van có thể thất bại.
Thời gian phản hồi
Đối với các van điện từ, đây là cách chúng có thể chuyển đổi vị trí, thường được đo bằng mili giây. Thời gian phản hồi nhanh hơn là tốt hơn cho các ứng dụng cần chuyển động nhanh.
Lớp rò rỉ
Tỷ lệ này làm thế nào các niêm phong van tốt như thế nào:
- Lớp IV:Một số rò rỉ (0,01% dòng chảy định mức)
- Lớp V:Rò rỉ thấp
- Lớp VI:Bong bóng-kín (hầu như không có rò rỉ)
Từ đơn giản đến thông minh: các loại điều khiển
Van bật/tắt (DCV tiêu chuẩn)
Đây là những van "Bang-Bang" cơ bản mà chúng ta đã nói đến. Chúng hoàn toàn mở hoặc đóng hoàn toàn. Chúng hoàn hảo cho các công việc đơn giản như kẹp một phần hoặc mở rộng hoàn toàn một xi lanh.
Van tỷ lệ
Đây giống như các công tắc làm mờ hơn cho dòng chất lỏng. Thay vì chỉ bật/tắt, chúng có thể mở một phần để kiểm soát tốc độ dòng chảy. Điều này cung cấp cho bạn điều khiển tốc độ mượt mà, thay đổi. Chúng tuyệt vời cho các ứng dụng như vận hành cần cẩu nơi bạn muốn chuyển động trơn tru.
Van servo
Đây là những công cụ chính xác của thế giới van. Họ cung cấp kiểm soát cực kỳ chính xác và có thể phản hồi phản hồi để duy trì các vị trí hoặc luồng chính xác. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng cao cấp như mô phỏng chuyến bay và máy CNC.
Ứng dụng trong thế giới thực
Thiết bị xây dựng
- Máy đào:Sử dụng nhiều van 4/3 để kiểm soát sự bùng nổ, cánh tay, xô và xoay. Các van tỷ lệ điều hành phi công cung cấp cho người vận hành kiểm soát trơn tru.
- Máy ủi:Sử dụng DCV để điều khiển góc và chiều cao lưỡi, cũng như các hệ thống truyền động theo dõi.
Chế tạo
- Máy CNC:Sử dụng DCV điện từ để kẹp công cụ và van tỷ lệ để định vị chính xác.
- Dây chuyền lắp ráp:DCV khí nén vận hành các tay kẹp, nâng cao và cơ chế phân loại.
Nông nghiệp
- Máy kéo:Van đa mạch chặn điều khiển thực hiện như máy cày và máy cắt.
- Người thu hoạch:DCVS Điều khiển chiều cao tiêu đề và tốc độ quạt làm sạch.
Không gian vũ trụ
- Thiết bị hạ cánh máy bay:Van servo cung cấp điều khiển chính xác, đáng tin cậy để mở rộng và rút lại.
- Điều khiển chuyến bay:Các van servo hiệu suất cao cho phép các hệ thống bay theo dây.
Tổng quan về thị trường: Ai làm những gì
Thị trường van điều khiển định hướng toàn cầu trị giá khoảng 8-10 tỷ đô la và tăng 5-11% mỗi năm. Những người chơi chính bao gồm:
- Bosch Rexroth:Được biết đến với các van thủy lực mạnh mẽ và tích hợp công nghiệp 4.0
- Parker Hannifin:Cung cấp phạm vi rộng cho cả ứng dụng thủy lực và khí nén
- Eaton/Danfoss:Mạnh mẽ trong thủy lực di động với công nghệ van thông minh
- SMC:Nhà sản xuất van khí nén hàng đầu với thiết kế nhỏ gọn, dòng chảy
- Lễ ăn mừng:Các giải pháp khí nén sáng tạo bao gồm các đảo van và nền tảng kỹ thuật số
- Moog:Van servo có độ chính xác cao cho các ứng dụng yêu cầu
Tương lai: Van thông minh và Công nghiệp 4.0
Các tính năng thông minh
Các van hiện đại đang trở nên thông minh hơn với các cảm biến tích hợp theo dõi:
- Nhiệt độ
- Số lượng chu kỳ
- Phản hồi vị trí
- Tốc độ dòng chảy
- Mức độ ô nhiễm
Tích hợp kỹ thuật số
Các van mới có thể giao tiếp bằng các giao thức như:
- IO-Link
- Ethernet/IP
- Profibus
- Modbus
Điều này cho phép họ gửi dữ liệu chẩn đoán đến các hệ thống kiểm soát trung tâm, cho phép bảo trì dự đoán.
Bảo trì dự đoán
Thay vì chờ đợi các van bị hỏng, các hệ thống thông minh có thể dự đoán khi nào cần bảo trì dựa trên dữ liệu thời gian thực. Điều này làm giảm thời gian chết bất ngờ và tiết kiệm tiền.
Khắc phục sự cố phổ biến
Valve sẽ không hoạt động
Nguyên nhân có thể:Không có tín hiệu điện, cuộn dây bị cháy, áp suất thí điểm thấp
Giải pháp:Kiểm tra điện áp, ghi đè thủ công kiểm tra, xác minh cung cấp khí/dầu phi công
Chuyển động chậm hoặc giật
Nguyên nhân có thể:Rò rỉ bên trong, chất lỏng bị ô nhiễm, kích thước van sai
Giải pháp:Kiểm tra rò rỉ, thay đổi chất lỏng và bộ lọc, xác minh kích thước van
Bộ truyền động trôi dạt
Nguyên nhân có thể:Vị trí trung tâm sai, ống chỉ bị mòn, rò rỉ bên ngoài
Giải pháp:Kiểm tra cấu hình van, kiểm tra độ mòn bên trong, kiểm tra kết nối
Rò rỉ bên ngoài
Nguyên nhân có thể:Hải cẩu mòn, bu lông lỏng lẻo, cơ thể bị nứt
Giải pháp:Thay thế hải cẩu, kiểm tra mô -men xoắn bu lông, kiểm tra thiệt hại
Tiếng ồn hoặc quá nóng
Nguyên nhân có thể:Cavites, van quá nhỏ, áp lực quá cao
Giải pháp:Kiểm tra mức chất lỏng, xác minh kích thước van, điều chỉnh cài đặt van cứu trợ
Bảo trì thực hành tốt nhất
Kiểm tra thường xuyên
- Kiểm tra các rò rỉ bên ngoài
- Tìm kiếm sự ăn mòn hoặc thiệt hại
- Xác minh tất cả các kết nối là chặt chẽ
- Kiểm tra ghi đè thủ công
Bảo trì chất lỏng
- Chất lỏng mẫu thường xuyên để ô nhiễm
- Thay đổi bộ lọc theo lịch trình
- Giữ nhiệt độ hệ thống dưới 140 ° F (60 ° C)
- Duy trì mức chất lỏng thích hợp
Hành động phòng ngừa
- Van chu kỳ định kỳ để tránh dính
- Giữ hàng tồn kho phụ tùng
- Các nhà khai thác đào tạo về sử dụng đúng
- Lịch sử bảo trì tài liệu
Lựa chọn đúng
Khi chọn van điều khiển định hướng, hãy xem xét các yếu tố sau:
Chức năng cần thiết:Bạn cần bao nhiêu cổng và vị trí?
Áp lực và dòng chảy:Yêu cầu hệ thống của bạn là gì?
Loại chất lỏng:Dầu thủy lực, không khí, nước, hoặc chất lỏng đặc sản?
Phương pháp kiểm soát:Hoạt động thủ công, điện, hoặc thí điểm?
Môi trường:Nhiệt độ, bụi, khu vực nguy hiểm?
Ngân sách:Chi phí ban đầu so với độ tin cậy dài hạn
Phần kết luận
Van điều khiển định hướng là những anh hùng vô danh của máy móc hiện đại. Từ máy đào tại một công trường xây dựng đến robot trên một dây chuyền lắp ráp, các van này làm cho chuyển động được kiểm soát có thể. Khi công nghệ tiến bộ, các van đang trở nên thông minh hơn và tích hợp hơn với các hệ thống kỹ thuật số, nhưng công việc cơ bản của chúng vẫn giống nhau: kiểm soát dòng chất lỏng để tạo ra công việc hữu ích.
Cho dù bạn đang thiết kế một hệ thống mới, khắc phục sự cố hiện có, hoặc chỉ đơn giản là cố gắng hiểu mọi thứ hoạt động như thế nào, hiểu các van điều khiển định hướng mở ra cánh cửa để hiểu các hệ thống điện chất lỏng xung quanh chúng ta mỗi ngày.
Chìa khóa để thành công với DCV là phù hợp với loại van phù hợp với nhu cầu ứng dụng cụ thể của bạn, duy trì chúng đúng cách và duy trì hiện tại với các công nghệ phát triển. Với nền tảng này, bạn sẽ được trang bị tốt để đưa ra quyết định sáng suốt về các thành phần quan trọng này.
