Hướng dẫn sử dụng van tuần tự áp suất thủy lực

Van tuần tự thủy lực là gì và tại sao chúng lại quan trọng?

A van tuần tự thủy lựclà thành phần kiểm soát áp suất nhằm thực thi trình tự vận hành nghiêm ngặt trong các hệ thống nhiều thiết bị truyền động. Không giống như các van giảm áp bảo vệ hệ thống khỏi quá áp, van tuần tự hoạt động nhưcổng logic- chúng chặn dòng chảy đến mạch thứ cấp cho đến khi mạch sơ cấp đạt đến ngưỡng áp suất đặt trước.

Hãy nghĩ theo cách này: Trong nguyên công gia công, bạn cần phôikẹp với lực 200 bartrước khi mũi khoan vào khớp. Van tuần tự đảm bảo hệ thống thủy lực không thể bắt đầu khoan một cách vật lý cho đến khi áp suất kẹp 200 bar đó được xác nhận. Đây không chỉ là về thời gian - mà là vềbuộc xác minh.

Sự khác biệt cốt lõi ở đây rất quan trọng đối với các kỹ sư:Kiểm soát dựa trên vị trí(sử dụng công tắc giới hạn) xác minhỞ đâumột thiết bị truyền động là, nhưngđiều khiển dựa trên áp lực(sử dụng van tuần tự) xác minhbao nhiêu lựcbộ truyền động đã thực sự tạo ra. Trong các ứng dụng như tạo hình kim loại, hàn cố định hoặc vận hành máy ép, việc đảm bảo lực lượng này là không thể thương lượng đối với cả độ an toàn và chất lượng quy trình.

Cách thức hoạt động của Van tuần tự: Cơ chế cân bằng lực

Nguyên lý hoạt động cơ bản

Van tuần tự hoạt động theo nguyên tắc đơn giảnphương trình cân bằng lực:

Ở đâu:

• P_A= Áp suất đầu vào (mạch sơ cấp)
• A_{ống chỉ}= Diện tích hiệu dụng của ống van
• F_{mùa xuân}= Lực lò xo đặt trước
• P_{làm khô hạn}= Áp suất ngược trong buồng xả/lò xo

Trình tự hoạt động ba giai đoạn:

1. Giai đoạn 1 - Kích hoạt mạch sơ cấp:Dòng bơm đi vào Cổng A và điều khiển bộ truyền động chính (ví dụ: xi lanh kẹp). Ống chính của van vẫn đóng, chặn dòng chảy đến Cổng B.
2. Giai đoạn 2 - Tích tụ áp lực:Khi bộ truyền động chính hoàn thành hành trình hoặc gặp lực cản, áp suất tại Cổng A sẽ tăng lên. Lực thủy lực tác dụng lên ống van tăng tỷ lệ thuận.
3. Giai đoạn 3 - Chuyển van & nhả mạch thứ cấp:KhiP_Ađạt đến áp suất nứt (thường là 50-315 bar tùy theo cài đặt lò xo), ống cuộn sẽ dịch chuyển so với lò xo. Thao tác này sẽ mở một lối đi bên trong, chuyển hướng luồng từ Cổng A sang Cổng B, sau đó kích hoạt bộ truyền động thứ cấp (ví dụ: xi lanh cấp liệu).

Thiết kế vận hành thí điểm so với thiết kế tác động trực tiếp

Đối với các ứng dụng có lưu lượng cao (>100 L/phút), nhà sản xuất sử dụngthiết kế vận hành thí điểmhơn là các loại tác động trực tiếp. Đây là lý do kỹ thuật:

Trong van tác động trực tiếp, ống chính được điều khiển trực tiếp bằng lò xo và áp suất đầu vào. Điều này đòi hỏi mộtlò xo rất cứng, chịu lực caophải xử lý lực dòng chảy lớn khiến van trở nên cồng kềnh và khó điều chỉnh chính xác.

A van tuần tự vận hành thí điểmsử dụng thiết kế hai giai đoạn:

• Một cái nhỏmúa rối phi công(được điều khiển bằng lò xo có thể điều chỉnh lực thấp) cảm nhận áp suất của Cổng A
• Khi áp suất phi công đạt đến điểm đặt, nó sẽ mở ra và giảm áp suất buồng điều khiển của ống cuộn chính
• Điều này cho phép ống chính lớn hơn nhiều dịch chuyển với lực tối thiểu

Lợi thế thực tế:Van vận hành bằng thí điểm có thể xử lý 600 L/phút ở áp suất 315 bar trong khi vẫn sử dụng lò xo điều chỉnh bằng tay để cài đặt áp suất. Các mô hình nhưDòng DZ-L5Xđạt được điều này với công suất dòng chảy từ NG10 (200 L/phút) đến NG32 (600 L/phút).

Các loại cấu hình: Các biến thể của đường dẫn điều khiển và thoát nước

Hoạt động của van tuần tự về cơ bản phụ thuộc vàotín hiệu điều khiển đến từ đâuVànơi buồng lò xo thoát nước. Điều này tạo ra bốn cấu hình riêng biệt:

Quy tắc thiết kế quan trọng cho hệ thống thoát nước bên ngoài

Vì90% ứng dụng giải trình tự, bạn phải sử dụngXả ngoài (cổng Y tới bể)cấu hình. Đây là lý do tại sao:

Nếu bạn sử dụng nhầm cống bên trong và mạch hạ lưu (Cổng B) có áp suất khác nhau - giả sử nó dao động trong khoảng 20-80 bar do tải thay đổi - áp suất nứt của bạn sẽ trở thành:

Cái nàyxích đu 60 thanhtrong áp lực bẻ khóa sẽ phá hủy toàn bộ logic của trình tự xác minh lực. Van có thể kích hoạt sớm khi tải nhẹ hoặc bị trễ khi tải nặng. Luôn dẫn đường thoát Y trực tiếp vào bể trừ khi bạn có lý do kỹ thuật cụ thể được ghi trong sơ đồ thủy lực.

Van tuần tự so với Van cứu trợ: Tại sao sự tương đồng về cấu trúc lại tạo ra sự khác biệt về chức năng

Đây là một trong những so sánh được tìm kiếm nhiều nhất - và vì lý do chính đáng. Cả hai van đều sử dụng ống cuộn có lò xo và phản ứng với áp suất. Nhưng việc nhầm lẫn vai trò của chúng có thể dẫn đến những lỗi thiết kế hệ thống nghiêm trọng.

Van tuần tự một chiều: Giải quyết vấn đề dòng hồi lưu

Van tuần tự tiêu chuẩn tạo ra một vấn đề trong hành trình quay trở lại: nếu dòng hồi lưu của bộ truyền động thứ cấp phải quay trở lại qua van tuần tự, nó sẽ gặp phảikhả năng chịu áp lực nứt hoàn toàn.

Ví dụ: Van tuần tự của bạn được đặt ở mức 180 bar. Trong quá trình rút lại, ngay cả khi bạn chỉ cần 20 bar để kéo xi lanh trở lại, bạn cần phải vượt qua 180 bar để dòng chảy ngược lại qua van. Điều này gây ra:

• Tốc độ rút cực kỳ chậm
• Tạo nhiệt lớn (lãng phí 160 bar × lưu lượng)
• Tạo bọt tiềm ẩn ở bộ truyền động

Giải pháp: Van một chiều tích hợp

A van tuần tự một chiềukết hợp mộtvan kiểm tra song song(đôi khi được gọi là kiểm tra bỏ qua) cho phépdòng chảy ngược tự dotừ Cổng B đến Cổng A. Van một chiều thường có áp suất nứt chỉ 0,5-2 bar, nghĩa là:

• Hướng chuyển tiếp(A→B): Áp dụng logic van tuần tự đầy đủ (180 bar nứt)
• Hướng ngược lại(B→A): Van một chiều đi vòng ống chính (nứt 2 thanh)

Đây làbắt buộctrong các mạch mà bộ truyền động thứ cấp phải rút qua cùng một van. Nhà sản xuất cung cấpΔP so với đường cong dòng chảyđối với đường dẫn van kiểm tra - hãy xác minh điều này ở tốc độ dòng hồi lưu tối đa của bạn để đảm bảo giảm áp suất có thể chấp nhận được.

Ví dụ ứng dụng: Mạch kẹp kẹp sau đó nạp máy khoan

Hãy cùng xem qua một ứng dụng cổ điển chứng minh tại sao van tuần tự lại không thể thay thế được trong công việc chính xác:

Yêu cầu

Máy khoan đứng phải:

1. Kẹpphôi vớitối thiểu 150 thanhlực lượng
2. Máy khoanphôi chỉ sau khi kẹp được xác minh
3. Rút lạimũi khoan
4. Mở kẹpphôi

Tại sao Kiểm soát Vị trí Thất bại ở đây

Nếu bạn sử dụng công tắc giới hạn trên xi lanh kẹp, nó sẽ kích hoạt khi xi lanhchạm vàophôi - nhưng trước khi lực kẹp thực tế hình thành. Phôi bị cong vênh hoặc vật cố định lỏng lẻo sẽ khiến mũi khoan tiến vào bộ phận không được kẹp, gây ra:

• Phóng phôi ra (mối nguy hiểm về an toàn)
• Mũi khoan bị gãy
• Hướng chuyển tiếp

Thiết kế mạch van tuần tự

thành phần:

• SV1:Van tuần tự (điểm đặt: 150 bar) trong mạch kẹp
• Xi lanh kẹp:lỗ khoan 50mm
• Xi lanh thức ăn:lỗ khoan 32mm
• Giảm áp lực:200 bar (an toàn hệ thống)

Logic vận hành:

1. Van định hướng cung cấp năng lượng:Dòng chảy vào trụ kẹp qua cổng A của SV1
2. Kẹp mở rộng:Xi lanh tiến lên cho đến khi tiếp xúc với phôi. Áp lực tại cảng A bắt đầu tăng lên.
3. Tích tụ áp lực:Khi lực kẹp đạt 150 bar (tương đương ~2.950 kg lực kẹp đối với lỗ khoan 50mm), SV1 sẽ mở ra.
4. Xi lanh nạp kích hoạt:Dòng chảy bây giờ chuyển hướng đến Cổng B của SV1, đẩy xi lanh cấp liệu khoan.
5. Lực duy trì:Kẹp duy trì áp suất ở mức hơn 150 bar trong suốt quá trình khoan.

Tiêu chí lựa chọn: Van phù hợp với ứng dụng

1. Đặc điểm phạm vi áp suất

Van tuần tự có sẵn trong nhiều cài đặt phạm vi áp suất, thường là:

• Phạm vi thấp:10-50 bar (kẹp mềm, các bộ phận mỏng manh)
• Phạm vi trung bình:50-100 bar (lắp ráp chung)
• Phạm vi cao:100-200 bar (tạo hình, ép)
• Phạm vi cực cao:Thanh 200-315 (dập nặng, rèn)

Quy tắc lựa chọn:Chọn một van cóphạm vi điều chỉnh kéo dài điểm đặt mục tiêu của bạn. Nếu bạn cần 180 bar, hãy chọn van phạm vi 100-200 bar hoặc 150-315 bar. Không sử dụng van thanh 50-315 - lò xo sẽ ​​quá cứng để có thể điều chỉnh tốt ở mức cao hơn.

2. Công suất dòng chảy và giảm áp suất

Van phải vượt quadòng chảy tức thời tối đakhông giảm áp suất quá mức. Nhà sản xuất cung cấpĐường cong Q-ΔPcho thấy tổn thất áp suất ở các tốc độ dòng chảy khác nhau.

Thông số kỹ thuật ví dụ:

• Lưu lượng yêu cầu:120 lít/phút
• Chấp nhận được ΔP:<10 bar (để giảm thiểu lãng phí năng lượng)
• Van đã chọn:NG20 (định mức 400 L/phút) - cung cấp 5-6 bar ΔP ở tốc độ 120 L/phút

Sai lầm phổ biến:Chọn một van có kích thước chính xác cho dòng chảy danh nghĩa. Điều này bỏ qua sự sụt giảm áp suất tăng theo cấp số nhân ở dòng chảy cao. Luôn có kích thướcít nhất 150% lưu lượng danh nghĩacho hoạt động trơn tru.

3. Yêu cầu về độ sạch của chất lỏng

Đây là nơi bắt nguồn của nhiều sự cố hiện trường. Van tuần tự vận hành bằng thí điểm cólỗ nội bộ và vùng đất kiểm soátvới khoảng trống chặt chẽ như5-10 micron. Các lối đi điều khiển buồng lò xo thậm chí còn nhạy hơn.

Thông số ô nhiễm bắt buộc:

• ISO 4406:18/20/15 hoặc cao hơn
• NAS 1638:Lớp 9 trở lên

Dịch: Dầu thủy lực của bạn phải có:

• Ít hơn 20.000 hạt >4μm trên 100ml
• Ít hơn 4.000 hạt >6μm trên 100ml
• Ít hơn 640 hạt >14μm trên 100ml

Triển khai thực tế:

• Cài đặtLọc tuyệt đối 10 micron(β₁₀ ≥ 200) trên đường quay về
• Sử dụngBộ lọc 3 microntrên đường cống thí điểm (nếu thoát nước bên ngoài)
• Thực hiệnphân tích dầu sau mỗi 500 giờ hoạt động(số lượng hạt, hàm lượng nước, độ nhớt)

Nếu ô nhiễm vượt quá giới hạn, dự kiến:

• Dính ống chỉ(van không mở hoặc đóng được)
• Độ lệch áp suấtSự thất bại của dòng ô nhiễm
• Săn bắn/dao động(vận hành thí điểm thất thường)

4. Tiêu chuẩn giao diện cài đặt

Van tuần tự gắn vàotấm con hoặc đa tạptheo tiêu chuẩn ngành:

Quy tắc cài đặt quan trọng:Bề mặt lắp đặtdung sai độ phẳngphải là0,01mm trên 100mm. Sử dụng tấm mặt đất chính xác để xác minh. Bất kỳ sự cong vênh nào đều gây ra hiện tượng đùn vòng chữ O dưới áp suất 315 bar, dẫn đến rò rỉ bên ngoài.

Độ sạch của chất lỏng là không thể thương lượng.

Sự thất bại của dòng ô nhiễm

Đây là chuỗi lỗi điển hình được thấy trong các hệ thống công nghiệp:

Những bài học quan trọng dành cho nhà thiết kế hệ thống

1. Van tuần tự xác minh lực chứ không phải vị trí.Sử dụng chúng khi lực kẹp, lực ép hoặc lực giữ tải là quan trọng về mặt an toàn.
2. Cấu hình cống bên ngoài(Y đến bể) là bắt buộc đối với 90% ứng dụng để đạt được cài đặt áp suất ổn định, không phụ thuộc vào tải.
3. Thiết kế vận hành thí điểmrất cần thiết cho lưu lượng >100 L/phút. Chúng cung cấp khả năng điều chỉnh tốt hơn và lực vận hành thấp hơn so với các loại tác động trực tiếp.
4. Độ sạch của chất lỏng là không thể thương lượng.Chỉ định ISO 20/18/15 và thực hiện lọc tuyệt đối 10 micron ở mức tối thiểu. Ngân sách cho việc phân tích dầu hàng quý.
5. 2 方向油圧方向制御バルブの利点は、そのシンプルさにあります。基本的な許可または拒否機能を処理するだけで、これらのバルブはより複雑な油圧ロジックの構成要素になります。マニホールドブロック内で複数の 2 方バルブを組み合わせて、優れたシール性と信頼性を維持しながら高度な制御回路を作成できます。trong các mạch mà bộ truyền động thứ cấp phải rút qua van. Van kiểm tra tích hợp ngăn ngừa lãng phí năng lượng lớn.
6. Kích thước cho 150% lưu lượng danh nghĩađể giữ áp suất giảm dưới 10 bar. Điều này cải thiện hiệu quả và giảm sinh nhiệt.
7. Vấn đề chính xác về bề mặt lắp đặt.Tấm phụ bị cong vênh gây ra hỏng vòng chữ O dưới áp suất cao. Kiểm tra độ phẳng 0,01mm/100mm.