Гидравлический регулятор расхода: типы, критерии выбора и руководство по установке

После того, как вы отпустите ручку, подъемная платформа поднимется вверх примерно на 30 мм. Задняя дверь вашего грузовика захлопывается в тот момент, когда вы открываете клапан. Вы регулируете один и тот же игольчатый клапан три раза в день, потому что скорость цилиндра продолжает меняться по мере нагревания масла. Эти три сбоя выглядят по-разному, но все они указывают на один и тот же недостающий компонент: гидравлический регулятор расхода .

Гидравлический регулятор расхода — это клапан, который устанавливает скорость потока в контуре и удерживает ее близкой к этой настройке даже при изменении давления или температуры. Поскольку поток определяет скорость, контроллер является регулятором скорости машины: он определяет, насколько быстро выдвигается цилиндр, как быстро вращается гидравлический двигатель и насколько плавно приземляется подвешенный груз. В этом руководстве рассказывается, что делает контроллер гидравлического расхода, как он работает, какой тип подходит к какому контуру, как его подобрать и установить, а также что делать, если он работает неправильно.

Что делает гидравлический регулятор расхода

Гидравлический регулятор расхода регулирует объем жидкости, проходящей через линию в единицу времени, обычно выражаемый в литрах в минуту (л/мин) или галлонах в минуту (галлонов в минуту). В контуре насоса с фиксированным рабочим объемом насос обеспечивает постоянный расход, а контроллер обходит или ограничивает часть этого потока, поэтому только необходимое количество достигает привода. В пропорциональной схеме счетчики контроллера расходуют поток непрерывно в соответствии с входным электрическим сигналом.

Проще говоря: контроллер потока равен контроллеру скорости. Скорость цилиндра зависит от потока, а не от давления. Удвойте поток, и тот же цилиндр будет двигаться в два раза быстрее; сократите поток вдвое, и время движения увеличится вдвое. Вот почему жалобы на скорость машины почти всегда решаются на подающей стороне контура.

Управление потоком также имеет значение для безопасности и энергопотребления. Контроллер гидравлического потока предотвращает ускользание вертикальной нагрузки, предотвращает столкновение двух цилиндров друг с другом и снижает нагрузку на насос во время холостого хода цикла. На практике контроллер правильного размера уменьшает скачки давления, снижает износ цилиндра и уплотнений, а также упрощает диагностику, поскольку каждая ножка привода имеет повторяемую настройку расхода.

Если схема схемы все еще неясна, прочтите принцип работы гидросистемы прежде чем прикасаться к контроллеру; как только вы увидите, где в контуре расположены насос, резервуар и привод, функция контроллера станет очевидной.

Три положения установки: на входе, на выходе и на сливе.

Регулятор потока можно разместить в схеме в трех положениях, и каждое положение меняет характеристики движения:

• Метр-дюйм: устанавливается на напорной линии между насосом и входом привода. Подходит для резистивных нагрузок, таких как горизонтальные цилиндры и зажимные устройства; он ограничивает максимальную скорость привода.
• Выход счетчика: устанавливается на возвратной линии между выпуском привода и баком. Подходит для капитального ремонта таких грузов, как вертикальные подъемные цилиндры и лебедки, поскольку тормозит груз при его опускании.
• Кровотечение: устанавливается в качестве байпаса от напорной линии к баку. Просто и экономично, но скорость привода лучше реагирует на изменения нагрузки, чем при входе или выходе счетчика.

Как работает гидравлический регулятор расхода

Каждый гидравлический регулятор расхода основан на простом физическом правиле: поток через отверстие увеличивается пропорционально площади отверстия и квадратному корню из разницы давлений на нем. В простом игольчатом клапане это означает, что поток меняется при изменении нагрузки. При более высоком давлении нагрузки перепад давления падает и проходит меньше масла; при более низком давлении нагрузки проходит больше масла и привод движется быстрее.

Гидравлический регулятор расхода с компенсацией давления решает эту проблему путем добавления золотника-компенсатора, который удерживает перепад давления на дозирующем отверстии практически постоянным. Компенсатор измеряет давление на впускной и выпускной стороне отверстия. Если выходное давление возрастает, компенсатор смещается, открывая байпасный путь или слегка закрывая его, сохраняя перепад давления на значении, установленном пружиной. Таким образом, расход остается близким к выбранному значению при изменении давления нагрузки.

Типичные каталожные данные для этого класса компонентов показывают, что хороший контроллер с компенсацией давления удерживает расход в пределах ±5 процентов, когда давление нагрузки колеблется от 70 до 250 бар. Версия с температурной компенсацией использует термоэлемент для смещения дозирующей кромки по мере нагревания масла, удерживая расход в пределах примерно ±3 процента в диапазоне температур масла от 20 °C до 60 °C. Сверьте цифру с техническими данными именно того клапана, который вы заказываете, поскольку допуски миниатюрных и промышленных размеров различаются.

1. Масло поступает во впускную камеру и проходит через регулируемое дозирующее отверстие.
2. Давление нагрузки подается в камеру пружины компенсатора через внутреннее измерительное отверстие.
3. При повышении нагрузки золотник компенсатора перемещается и восстанавливает запрограммированную разницу давлений на измерительном отверстии.
4. Поскольку разница давлений остается постоянной, скорость потока остается постоянной, а скорость цилиндра или двигателя остается постоянной.

Тот же принцип применяется независимо от того, является ли контроллер небольшим картриджем в коллекторе силового агрегата или большим линейным клапаном на прессе. Физическая работа идентична: превратить чувствительную к давлению диафрагму в измерительную кромку, устойчивую к давлению.

Типы гидравлических регуляторов расхода: выбор правильной конструкции

Вам не нужны все конструкции на вашем заводе. Вам нужен тот, который соответствует вашей схеме нагрузки и вашей цели по стабильности скорости. В таблице в конце этого раздела они кратко сравниваются.

Регуляторы расхода без компенсации давления

Игольчатые клапаны и фиксированные отверстия являются простейшими устройствами. Они точны только тогда, когда давление нагрузки стабильно. Используйте их для ручной регулировки скорости на машине с почти постоянной нагрузкой, например на испытательном стенде или небольшом конвейере. Это самый дешевый вариант и самый простой в обслуживании, но они не могут удерживать скорость при изменении нагрузки.

Регуляторы расхода с компенсацией давления

Рабочая лошадка промышленных цепей. Он поддерживает настройку расхода в широком диапазоне давления, поэтому скорость цилиндра остается стабильной во время резки, зажима или подъема машины. Этот тип обычно встраивается в портовые блоки и коллекторы гидравлических силовых агрегатов.

Регуляторы расхода с температурной компенсацией

Контроллер гидравлического потока с температурной компенсацией добавляет термоэлемент к компенсируемой конструкции для длительных циклов и точной подачи, когда температура масла повышается во время смены. Компенсационный элемент регулирует эффективное открытие по мере снижения вязкости, что обеспечивает повторяемость времени цикла от холодного запуска до полностью прогретой машины.

Пропорциональные регуляторы расхода

Контроллер пропорционального расхода с электронным управлением модулирует расход пропорционально получаемому входному току или напряжению. По сути, это регулируемое отверстие с программируемым открытием, что означает, что изменением скорости можно управлять в середине цикла с помощью ПЛК: медленный подвод, быстрая подача, медленный отвод – все в одном клапане. Пропорциональные контроллеры используются в зажимах станков и устройствах подачи фрезы, откидных бортах с плавной остановкой и мобильных подъемных платформах, которым требуется управление ускорением. Они стоят дороже и нуждаются в этапе настройки, но они устраняют необходимость в нескольких фиксированных клапанах.

Электрогидравлический пропорциональный клапан регулирования расхода для силовых агрегатов Этот пропорциональный клапан линейно регулирует поток или давление с помощью электрического входа, обеспечивая плавное изменение скорости в середине цикла, например, медленный подход и быструю подачу. Он подходит для станков и подъемных платформ, которым требуется точное программируемое управление. Просмотреть продукт →

Приоритетные клапаны и делители потока

Приоритетный клапан удерживает заданный поток в приоритетном порту (например, в контуре рулевого управления) и отправляет остаток во вторичный контур. Делитель потока разделяет один входной поток на два пропорциональных потока, что позволяет двум цилиндрам двигаться синхронно даже при эксцентричной нагрузке. Оба являются контроллерами потока специального назначения, которые решают проблемы синхронизации и управления маршрутизацией.

Замедляющие клапаны

Замедляющий клапан представляет собой регулятор расхода с кулачковым или механическим приводом, который постепенно закрывается по мере приближения детали машины к концу хода. Он отсекает выбросы на концах и предотвращает ударный эффект на быстрых машинах.

Основные характеристики и данные о размерах

Первый вопрос в запросе на определение размера редко касается бренда; это размер. При сравнении гидравлических регуляторов расхода для силового агрегата имеют значение пять цифр: номинальный диапазон расхода, максимальное давление, диапазон вязкости, точность компенсации и размер порта или схема монтажа.

• Номинальный диапазон расхода: От 0,5 до 80 л/мин — это практический рабочий диапазон для аксессуаров силового агрегата.
• Максимальное рабочее давление: Обычное давление составляет от 210 до 250 бар; подтвердите запас прочности на мобильных машинах, где случаются скачки давления.
• Диапазон вязкости масла: От 15 до 68 сСт, с минеральными маслами ISO VG 32 и ISO VG 46 в качестве стандартного выбора.
• Точность компенсации: типы с компенсацией давления — в пределах ±5%; типы с температурной компенсацией в пределах примерно ±3%.
• Порт и монтаж: Порты от G1/4 до G1, размеры трубопроводов от 10 до 25 мм или монтаж картриджа и коллектора по шаблонам ISO 4401.

Практическое правило: выберите контроллер гидравлического расхода, номинальный расход которого на 20–30 процентов превышает максимальный расход, требуемый приводом, а затем проверьте при самом низком давлении подачи, которое обеспечивает насос. Не выбирайте регулятор расхода только на основании расхода насоса. Контроллер питает одну ветвь, а не весь насос, а клапан слишком большого размера сложнее точно отрегулировать при настройках низкого расхода.

Рабочий пример: подъемная платформа должна подняться за 8 секунд, и для ее подъема требуется 1,6 л масла. Расход привода составляет 1,6/8 × 60 = 12 л/мин, поэтому практической отправной точкой является контроллер с номинальной производительностью 15 л/мин.

Как выбрать гидрорегулятор расхода для силового агрегата

Отбор сводится к семи решениям. Просмотрите их по порядку, и вы получите модель, подходящую для машины, а не деталь, которая просто соответствует цене.

1. Определите требования к скорости привода. Пример: рабочий ход цилиндра потребляет 2,4 л и должен завершиться за 10 с; требуемый поток = 2,4/10 × 60 = 14,4 л/мин.
2. Выберите положение управления. Входной счетчик для резистивных нагрузок, выходной счетчик для ремонтных нагрузок, слив только для некритических цепей.
3. Определите уровень компенсации. Если давление нагрузки изменяется более чем на 20 процентов во время цикла, выберите тип с компенсацией давления.
4. Проверьте номинальное давление против пикового давления наихудшего случая, а не только от номинальной настройки предохранительного клапана.
5. Соответствуйте размеру порта и схеме монтажа. к существующему коллектору; картриджным клапанам необходима правильно обработанная полость и правильный момент затяжки.
6. Для пропорционального управления проверьте входной сигнал (0–10 В постоянного тока или 4–20 мА), гистерезис ниже 2 % и время отклика, соответствующее циклу; типичные каталожные значения для небольших пропорциональных клапанов составляют от 50 до 100 мс для полного хода.
7. Выберите стиль настройки: Ручка для частой замены, отвертка или ключ для безопасности, электрическая для дистанционного управления или управления с помощью ПЛК.

Наиболее распространенной ошибкой при покупке является завышение размера регулятора расхода из-за расхода насоса, а не расхода привода. Гидравлический регулятор расхода может оказаться слишком большим: при небольших отверстиях дозирующая кромка становится слишком чувствительной, и скорость практически невозможно установить с высокой точностью.

Советы по установке, настройке и вводу в эксплуатацию

Новый контроллер гидравлического потока обычно работает при первом испытании, если контур чист и настройка выполнена в правильном направлении. Эти шаги по вводу в эксплуатацию позволяют избежать типичных сбоев.

1. Перед установкой промойте трубопроводы и бак. Масло должно соответствовать стандарту ISO 4406 18/16/13 или более чистому; Грязь – основная причина залипания шпули.
2. Установите регулятор расхода гидравлической жидкости так, чтобы регулировочный винт был доступен, а стрелка потока на корпусе соответствовала фактическому направлению потока.
3. В регуляторах байпасного типа байпасная линия должна быть короткой и располагаться ниже уровня масла, чтобы избежать аэрации и пенообразования.
4. Начните с середины хода регулировочного винта, запустите машину на холостом ходу и небольшими порциями поворачивайте винт, проверяя при этом скорость привода.
5. Проверьте с помощью расходомера или замерив полный ход цилиндра; расходомер исключает догадки и записывает базовые значения для следующего обслуживания.
6. Запишите конечную настройку, температуру масла и давление в этот момент, затем зафиксируйте ручку или винт, чтобы вибрация не могла изменить настройку.

Распространенные неисправности и способы их устранения

Большинство неисправностей контроллера гидравлического расхода связаны с загрязнением, неправильным применением или неправильной регулировкой, а не со сломанным клапаном. В этой таблице перечислены симптомы и кратчайший путь к устранению проблемы.

Регуляторы расхода внутри гидравлических агрегатов

В агрегатных силовых агрегатах регулятор гидравлического расхода редко представляет собой отдельный линейный компонент, подвешенный на шланге. Обычно это регулятор, установленный на картридже или коллекторе и расположенный в том же алюминиевом блоке, что и предохранительный клапан, обратный клапан и направляющий клапан. Такая конфигурация обеспечивает компактность устройства и короткие внутренние отверстия, что уменьшает пути утечек и потери давления.

Три типичных примера иллюстрируют эту комбинацию. Подъемная платформа использует управление потоком с компенсацией давления на опускающейся стойке, поэтому платформа не ускоряется при спуске. Гидравлический блок заднего борта использует контроль расхода между цилиндром и баком, поэтому загруженная задняя дверь не может упасть. Зажимной узел станка использует пропорциональное управление потоком для переключения между быстрым подводом и жестким зажимом одного и того же цилиндра.

При заказе силового агрегата функция регулирования расхода должна определяться одновременно с насосом и двигателем, поскольку группа клапанов, возвратная линия бака и регулятор гидравлического расхода должны быть согласованы как один комплект. Для движения с постоянной скоростью и переменной нагрузкой компактный регулирующий клапан является экономичным выбором.

Регулирующий клапан силового агрегата для применений с постоянной скоростью Компактный регулирующий клапан точно регулирует поток, давление или температуру, что делает его экономичным выбором для движения с постоянной скоростью при различных нагрузках. Доступны пневматические и электрические версии для промышленных систем. Просмотреть продукт →

Для переменной скорости во время цикла пропорциональный маршрут обеспечивает наибольшую гибкость. Производительность устройства также имеет значение: например, блоки питания постоянного тока обычно включают регуляторы расхода в диапазоне от 5 до 25 л/мин, тогда как блоки переменного тока расширяются до 80 л/мин и выше. Силовой агрегат подъемной платформы является хорошей иллюстрацией того, как весь пакет, включая насос, двигатель, бак и коллектор регулирования потока, спроектирован с учетом одного четкого требования к скорости. Если вы находитесь в процессе замены, производитель также может перестроить коллектор, чтобы он соответствовал существующим портам.

Силовая установка гидравлической подъемной платформы с компенсацией давления Этот интегрированный силовой агрегат включает в себя шестеренчатый насос, двигатель переменного тока, центральный блок клапанов, картриджный клапан и бак с клапаном компенсации давления для равномерного спуска под нагрузкой. Мощность двигателя, напряжение и материал бака настраиваются. Просмотреть продукт →

Компания Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. самостоятельно разрабатывает эти группы клапанов для своих серийных силовых агрегатов переменного, постоянного и масляного типа. Поскольку выбор контроллера и сверление коллектора выполняются вместе, а не по отдельности, заказчик получает согласованный узел: регулятор расхода, предохранительный клапан, бак, насос и двигатель, рассчитанные на один и тот же рабочий цикл.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между гидравлическим регулятором расхода и предохранительным клапаном?

Гидравлический контроллер потока регулирует поток, который устанавливает скорость привода. Предохранительный клапан ограничивает максимальное давление для защиты насоса и компонентов. Они дополняют друг друга: предохранительный клапан защищает контур, а контроллер расхода определяет скорость выполнения работ. Многие коллекторы силовых агрегатов содержат оба блока в одном блоке.

Можно ли использовать игольчатый клапан в качестве регулятора потока?

Только на машине, нагрузка которой постоянна. Игольчатый клапан представляет собой регулируемое отверстие без компенсации: при изменении давления нагрузки изменяется поток через него, и скорость привода меняется. Если нагрузка остается постоянной, игольчатый клапан станет недорогим триммером скорости; если это не так, выберите компенсированный тип.

Входной или выходной счетчик для вертикального цилиндра?

Используйте измерительный прибор для вертикального цилиндра, который выдерживает нагрузку. Контроллер на обратной линии создает противодавление, которое поддерживает нагрузку и предотвращает свободное падение. При использовании вертикального цилиндра нагрузка может выйти за пределы потока насоса, что приводит к кавитации и неконтролируемой скорости.

Почему скорость привода меняется при нагревании масла?

Вязкость падает по мере повышения температуры масла, а фиксированное отверстие пропускает больше масла при более низкой вязкости. Таким образом, скорость увеличивается в течение всего утра, пока машина не достигнет теплового равновесия. Контроллер гидравлического расхода с температурной компенсацией устраняет большую часть этого дрейфа, перемещая термоэлемент, закрывая дозирующую кромку при повышении температуры.

Как подобрать регулятор потока для подъемной платформы?

Рассчитайте расход привода: объем цилиндра в литрах, разделенный на необходимое время хода в секундах, умноженный на 60, дает л/мин. Добавьте запас от 20 до 30 процентов, а затем выберите тип с компенсацией давления. Для платформы, которой требуется расход 12 л/мин, практичной отправной точкой является контроллер с номинальной производительностью 15 л/мин.

Контроллеры потока тратят энергию?

Каждый шаг дозирования приводит к потере давления, поэтому контроллеры расхода менее эффективны, чем насосы с переменным рабочим объемом при непрерывном режиме работы с высоким расходом. Для прерывистых циклов, что является основной задачей энергоблоков, регулятор расхода проще, компактнее и проще в обслуживании. В байпасном регуляторе неиспользованный поток возвращается в резервуар при низком давлении, что позволяет снизить потери энергии.

Могу ли я добавить пропорциональный регулятор расхода к существующему блоку питания?

Да, если насос имеет доступный расход и давление, а коллектор имеет отверстие для пропорционального элемента. Вам также понадобится подходящий драйвер усилителя и сигнал управления от ПЛК или потенциометра. Инженер-гидравлик должен проверить частотную характеристику в зависимости от времени цикла, поскольку пропорциональный клапан необходимо настроить, а не просто прикрутить.

Какой диапазон расхода является общим для контроллеров блоков питания постоянного тока?

Блоки питания постоянного тока для задних бортов, тележек с поддонами и мобильных подъемных платформ обычно включают в себя контроллеры гидравлического потока в диапазоне от 5 до 25 л/мин. Группа клапанов достаточно компактна, чтобы ее можно было установить непосредственно на блоке мотор-насос, оставляя при этом место для предохранительного и обратного клапана.

Регулятор гидравлического потока не обязательно должен быть самым дорогим компонентом силового агрегата, чтобы защитить самое важное свойство машины: предсказуемое движение. Маршрут выбора каждый раз один и тот же — сначала скорость привода, затем тип нагрузки, третий уровень компенсации, последний — каталог.

Когда вы выбираете новый блок или заменяете изношенный контроллер, начните с этих трех решений и таблиц данных в этом руководстве. Если вам все еще нужна помощь с определением размеров, компания Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. проектирует свои силовые агрегаты переменного, постоянного и масляного типа с собственными группами клапанов, поэтому регулятор расхода, предохранительный клапан, бак и насос спроектированы как один согласованный узел.