Hogyan válasszuk ki a megfelelő hidraulikus szelepet bármilyen alkalmazáshoz?

Hogyan válasszuk ki a megfelelő hidraulikus szelepet: a közvetlen válasz

A megfelelő választás hidraulikus szelep egy alkalmazáshoz jön le öt alapvető paraméter: szelepfunkció (irány-, nyomás- vagy áramlásszabályozás), a rendszer üzemi nyomása, a szükséges áramlási sebesség, a működtetés módja és a telepítési/szerelési szabvány . Helyezze ezt az ötöt, és a szelep megbízhatóan fog működni. Ha bármelyiket kihagyja, a következmények a rendszer gyenge hatékonyságától az idő előtti alkatrészhibákig vagy a nem biztonságos működésig terjednek. Az alábbi szakaszok részletesen áttekintik az egyes tényezőket, és pontosan elmagyarázzák, hogyan kell alkalmazni őket az alkalmazásban.

Első lépés: Határozza meg a szelep által végrehajtandó funkciót

Minden hidraulikus szelep a három funkcionális kategória valamelyikébe tartozik. A rossz kategória kiválasztása azt jelenti, hogy a szelep nem tudja elvégezni a munkát, függetlenül a minőségétől vagy a specifikációitól.

Irányvezérlő szelepek

Az irányított vezérlőszelepek (DCV-k) szabályozzák az indító-, leállítási és folyadékáramlási irányt a működtetőkhöz, például a hidraulikus hengerekhez és motorokhoz. A leggyakoribb típus a 4/3 utas irányszelep -négy működő port (P, T, A, B) és három orsóhelyzet - amely a kettős működésű hengert vezérli kinyújtott, visszahúzott és semleges állapotban. Az egyszerűbb 2/2-es vagy 3/2-es szelepek kezelik a be-/kikapcsolást és az egyszeres működésű hengeres alkalmazásokat. Válasszon egy irányítószelepet, ha az alkalmazás azt kívánja szabályozni, hogy a szelepmozgató milyen irányban mozogjon vagy mikor áll le.

Nyomásszabályozó szelepek

A nyomásszabályozó szelepek szabályozzák vagy korlátozzák a nyomást az áramkörön belül. Az altípusok a következők:

• Lefúvató szelepek — védje a rendszert az áramlásnak a tartályba való átirányításával, ha a nyomás meghaladja a beállított küszöbértéket; rendszerbiztonsági eszközként használják
• Nyomáscsökkentő szelepek — alacsonyabb, állandó lefelé irányuló nyomást tartson fenn egy leágazó körben, függetlenül a főköri nyomástól
• Sorozati szelepek - gondoskodjon arról, hogy az egyik működtető elérje a beállított nyomást, mielőtt a második állítómű mozogni kezd, lehetővé téve a szabályozott, egymást követő műveleteket
• Ellensúlyozó szelepek — megakadályozza a függőleges terhelések ellenőrizetlen süllyedését az ellennyomás fenntartásával a henger visszatérő oldalán

Áramlásszabályozó szelepek

Az áramlásszabályozó szelepek szabályozzák az állítómű térfogatáramát, ezáltal szabályozzák annak sebességét. Egy egyszerű fojtószelep korlátozza az áramlást. A nyomáskompenzált áramlásszabályozó szelep állandó áramlási sebességet tart fenn, függetlenül a terhelés által kiváltott nyomásingadozásoktól – alapvető fontosságú az olyan alkalmazásokhoz, amelyeknél változó terhelés mellett állandó hajtómű-sebességre van szükség. Válasszon áramlásszabályozó szelepet, ha a működtető sebességének szabályozása az elsődleges követelmény.

Második lépés: Igazítsa a szelepet a rendszer üzemi nyomásához

Minden hidraulikaszelep rendelkezik egy maximális üzemi nyomással. A rendszer csúcs üzemi nyomása alatti névleges szelep kiválasztása az egyik leggyakoribb – és legveszélyesebb – specifikációs hiba a hidraulikus rendszer tervezésében. A szeleptestnek, a tömítéseknek és az orsónak nemcsak a névleges rendszernyomásnak kell ellenállnia, hanem a terhelés megfordítása, a henger löketvége és a szivattyú indítása során keletkező nyomáscsúcsoknak is.

Általános szabály, hogy olyan szelepet válasszon, amelynek nyomásértéke legalább 20-25%-kal meghaladja a rendszer nyomáscsökkentő szelep beállítását. Például, ha a rendszer biztonsági szelepe 200 bar-ra van állítva, válasszon egy legalább 250 bar-os folyamatos működésre névleges irány- vagy áramlásszabályozó szelepet. Hidraulikus szelepek a nagynyomású rendszerekben – például építőipari berendezésekben, présekben és fröccsöntő gépekben – használt termékek rutinszerűen 200 és 350 bar közötti nyomáson működnek, és a kiválasztott szelepnek erre a tartományra kell tanúsítania.

Nyomásértékek: A legfontosabb megértendő kifejezések

• Névleges (névleges) nyomás: A folyamatos üzemi nyomást a szelep úgy tervezték, hogy korlátlan ideig fenntartsa romlás nélkül.
• Csúcs (szakaszos) nyomás: A maximális nyomás, amelyet a szelep képes ellenállni rövid ideig (általában rövid tüskékként határozzák meg). Ez az érték mindig magasabb, mint a névleges érték.
• Ellenőrző nyomás: A gyári vizsgálat során alkalmazott nyomás maradandó alakváltozás nélkül – általában a névleges érték 1,5-szerese. Ez nem működési specifikáció.

Harmadik lépés: Válassza ki az áramlási sebességnek megfelelő szelepméretet

A szelep méretét vagy névleges cső-/menetméretben vagy NG (névleges idomszer) jelölésben fejezik ki az ISO metrikus rendszerekben. A szelep mérete és az áramlási kapacitás közötti kapcsolat kritikus: az alulméretezett szelep túlzott nyomásesést hoz létre a szelepen, hőt termel, energiát pazarol, és csökkenti a működtető erőt. Előfordulhat, hogy egy túlméretezett szelepből hiányzik a pontos sebességszabályozáshoz szükséges finom adagolási szabályozás.

A legfontosabb mérőszám az nyomásesés (ΔP) a kívánt áramlási sebesség mellett . A szelepgyártók minden szelepmérethez áramlás-nyomás-esés görbéket tesznek közzé. A legtöbb mobil és ipari alkalmazásban használt irányított szabályozó szelepeknél a 3–7 bar nyomásesés névleges áramlás mellett általánosan elfogadott tervezési cél. A 10 bar ΔP túllépése egy irányított szelepen üzemi áramlásnál azt jelzi, hogy a szelep az alkalmazáshoz alulméretezett.

Általános NG méret-útmutató az irányított vezérlőszelepekhez

Negyedik lépés: Válassza ki a megfelelő működtetési módot

A működtetési módszer határozza meg, hogy a szeleporsó vagy a szelepszár hogyan változtatja helyzetét. A választás a rendszer vezérlési architektúrájától, a működési környezettől és a kívánt válaszsebességtől függ.

Kézi működtetés

Karokat, nyomógombokat és lábpedálokat olyan alkalmazásokban használnak, ahol egy emberi kezelő közvetlenül vezérli a szelepet. A kézi szelepek egyszerűek, nem igényelnek elektromos áramot, és gyújtószikramentesek olyan környezetben, ahol az elektromos működtetés veszélyt jelent. Gyakoriak a mezőgazdasági berendezésekben, rönkhasítókban és kiszolgáló járművekben.

Mágnesszelep működtetés

Az ipari és mobil hidraulikus rendszerekben a legszélesebb körben használt típus a mágnesszelepes irányított vezérlőszelep. Egy elektromágneses tekercs húzza az orsót feszültség alatt, lehetővé téve a távoli vagy automatizált vezérlést PLC-n, relén vagy kapcsolón keresztül. A mágnesszelepek főbb specifikációi a következők:

• Tekercs feszültség és áram (DC 12V, DC 24V és AC 220V a leggyakoribb szabványok)
• Nedves tűs kontra száraz tűs mágnesszelep felépítés – a nedves tűs mágnesszelepek hűtés céljából hidraulikafolyadékba merülnek, és általában megbízhatóbbak folyamatos üzemű alkalmazásokban
• IP (Ingress Protection) besorolás a mágnesszelep házára, ha a szelep nedves, poros vagy robbanásveszélyes környezetben működik

Pilot (hidraulikus) működtetés

A vezérlővel működtetett szelepek egy külön vezérlővezetékből származó hidraulikus nyomást használnak az orsó eltolásához. Ott használatosak, ahol az áramlási sebességek túl nagyok ahhoz, hogy a közvetlen mágnesszelep működtetése leküzdje az orsó eltolási erejét, vagy ahol a főszelepet el kell szigetelni a vezérlőjeltől. A pilóta által működtetett nyomáscsökkentő szelep például egy kis pilot fokozatot használ a nagy fő szelep pontos szabályozására, lehetővé téve a nyomás pontos szabályozását nagyon nagy áramlási sebességeknél.

Arányos és szervo működtetés

Az arányos mágnesszelepek és szervoszelepek az egyszerű be-/kikapcsolás helyett folyamatosan változtatható orsópozíciót biztosítanak. Ez lehetővé teszi az áramlási sebesség vagy irány pontos szabályozását, amely arányos az elektromos parancsjellel. Elengedhetetlenek azokban az alkalmazásokban, amelyek sima gyorsítást, pontos sebességprofilozást vagy zárt hurkú helyzetszabályozást igényelnek. Az arányos szelepek költséghatékony középutat kínálnak az egyszerű mágnesszelepek és a teljes szervoszelepek között, jellemzően a legtöbb ipari automatizálási követelménynek megfelelő frekvenciamenettel.

Ötödik lépés: Ellenőrizze a rögzítési mintát és a csatlakozási szabványt

Hidraulikus szelepek szabványos interfészekkel szerelik fel és csatlakozik az elosztókhoz vagy a csővezetékekhez. A szerelési minta vagy a port szabványának a meglévő rendszerhez való nem illesztése olyan hiba, amelyet nem lehet kijavítani alátétekkel vagy adaptációval anélkül, hogy lehetséges szivárgási utak és további nyomásesések lépnének fel.

Allemez (Cetop / ISO 4401) Szerelés

A legtöbb mágnesszelep-működtetésű irányított szelep az ISO 4401 (nemzetközi) vagy az azzal egyenértékű Cetop jelölés szerint szabványosított allemez rögzítési mintát használ. Az NG 6 megfelel a Cetop 3 / ISO 4401-03 szabványnak; Az NG 10 megfelel a Cetop 5 / ISO 4401-05 szabványnak. A megfelelő minta megadása biztosítja, hogy a szelepcsavarok közvetlenül az elosztóhoz legyenek rögzítve további adapterek nélkül.

Patronos (becsavarható) szelepek

A patronos szelepek közvetlenül az elosztóblokk megmunkált üregébe menetelnek. Kompaktak, gyakorlatilag szivárgásmentesek a szelep-elosztó csatlakozófelületen, és jól illeszkednek a többfunkciós elosztó-szerelvényekhez. Az üreg méretei jellemzően szabványosak (például a Sun Hydraulics üreges szabványait széles körben alkalmazzák), ezért az üregszabvány megadása elengedhetetlen a csere- vagy alternatív patronszelepek beszerzésekor.

Soros (csőre szerelt) szelepek

A beépített szelepek menetes csatlakozókon keresztül közvetlenül csatlakoznak a hidraulika vezetékhez. Győződjön meg arról, hogy a port szál szabványa (BSP, NPT, SAE vagy metrika) megegyezik a meglévő rendszerrel. A BSP és az NPT menetek közötti eltérés például nem tömít megfelelően, és nyomás alatt szivárog.

További kiválasztási tényezők, amelyek befolyásolják a hosszú távú teljesítményt

Az öt elsődleges paraméteren túl számos további tényező befolyásolja a szelep kiválasztását bizonyos működési feltételekhez:

Folyadékkompatibilitás és viszkozitási tartomány

A legtöbb hidraulikus szelepet ásványi alapú hidraulikaolajhoz tervezték, amelynek viszkozitása 15–100 cSt és –20 °C és 80 °C közötti üzemi hőmérséklet. A tűzálló folyadékokat (HFA, HFB, HFC, HFD típusok), biológiailag lebomló olajokat vagy víz-glikol keverékeket használó alkalmazásokhoz speciálisan az ezekkel a folyadékokkal való kompatibilitás érdekében kiválasztott tömítéseket és testanyagokat kell használni. A szabványos nitril tömítések használata foszfát-észter folyadékrendszerben például a tömítés gyors leromlását és a szelep meghibásodását eredményezi.

Szennyezésérzékenységi és szűrési követelmények

Az arányos és szervoszelepek rendkívül szűk orsó-furat hézaggal rendelkeznek (általában 2–5 µm), és megkövetelik az ISO 4406 16/14/11 osztályú vagy jobb rendszertisztasági szintet. A szabványos irányított szelepek jellemzően az ISO 4406 18/16/13 osztályt tolerálják. A rendszer tényleges szűrési képességét meghaladó szennyeződésérzékenységi szint megadása orsó ragadásához, idő előtti kopáshoz és hibás működéshez vezet. Mindig igazítsa a szelep szennyeződési tűrését az elérhető szűrési szinthez.

Hőmérséklet szélsőségei

A kültéri berendezések hidegindítása esetén a szelepek –20°C alatti hőmérsékletnek vannak kitéve, ahol a standard hidraulikaolaj eléggé besűrűsödik ahhoz, hogy megakadályozza az orsó elmozdulását indításkor. Ezekben az alkalmazásokban alacsony hőmérsékletű (jellemzően fluor-karbon vagy poliuretán) tömítésekkel ellátott szelepeket határozzon meg, és vegye figyelembe az alacsony viszkozitású hidraulikafolyadékot. A magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz – amelyek megtalálhatók az acélgyárakban, öntödékben és a motorok közelében – magas hőmérsékletű tömítőanyaggal ellátott szelepekre és megfelelő hőelvezetésre van szükség az elosztórendszerben.

Orsó középső állapota az irányított szelepekhez

Az irányítószelep viselkedése semleges (középső) helyzetében kritikus a rendszer tervezése szempontjából. Három általános központi konfiguráció a következő:

• Nyitott központ: Minden port nullára van kötve; A szivattyú alacsony nyomáson tölti le a tartályt. Alkalmas fix lökettérfogatú szivattyúrendszerekhez, ahol a terheletlen cirkuláció csökkenti a hőtermelést, amikor nem mozog a hajtómű.
• Zárt központ: Minden port blokkolva semleges; nyomás nő a biztonsági szelep beállításához. Változó lökettérfogatú szivattyúrendszerekhez nyomáskompenzációval, vagy ahol terhelést kell tartani.
• Tandem központ: A szivattyúcsatlakozó a tartályhoz csatlakozik a nulla állásban, a működtetőelem csatlakozói blokkolva. Lehetővé teszi a szivattyú terheletlen keringését, miközben a terhelési pozíciót tartja.

A rossz középső állapot kiválasztása áramkör-tervezési hiba, amely folyamatos nagynyomású működést, terheléseltolódást vagy szivattyúhibát okozhat.

Hidraulikus szelepek kiválasztásának ellenőrző listája: Gyakorlati összefoglaló

A hidraulikus szelep specifikációinak véglegesítése előtt használja az alábbi ellenőrzőlistát:

1. Határozza meg a szükséges funkciót – irányszabályozás, nyomásszabályozás vagy áramlásszabályozás.
2. Erősítse meg a rendszer maximális üzemi nyomását, és válasszon egy szelepet, amelynek névleges értéke legalább 20-25%-kal az érték felett van.
3. Számítsa ki a szükséges áramlási sebességet, és válasszon olyan szelepméretet, amely elfogadható tartományon belül tartja a nyomásesést (jellemzően 7 bar alatt az irányított szelepeknél névleges áramlás mellett).
4. Válassza ki a működtetési módot – kézi, mágnesszelep, pilot, arányos vagy szervo – a vezérlőrendszer architektúrája és a környezeti feltételek alapján.
5. Ellenőrizze, hogy a rögzítési minta (Cetop allemez, kazetta üreg szabványa vagy inline port menete) megfelel-e a meglévő rendszernek vagy elosztónak.
6. Ellenőrizze a tömítés kompatibilitását a hidraulikafolyadék típusával és az üzemi hőmérséklet tartományával.
7. Párosítsa a szelep szennyeződéstűrő képességét a rendszer szűrési képességével.
8. Az irányított szelepeknél adja meg a megfelelő orsó középső állapotát (nyitott, zárt vagy tandem) a szivattyú típusának és a kör követelményeinek megfelelően.

Gyakori alkalmazási forgatókönyvek és a helyes szelepválasztás

A fenti kiválasztási kritériumok valós forgatókönyvekre való alkalmazása egyértelműbbé teszi a döntési folyamatot:

Kettős működésű henger vezérlése mobil gépen

Alkalmazás: építőipari gép kar henger, amelynek ki kell nyúlnia, vissza kell húzódnia és meg kell tartania a pozíciót. Követelmény: irányszabályozás, mágneses működtetésű távvezérléshez/PLC vezérléshez, nyitott középső nulla terhelés nélküli szivattyúkeringetéshez fix lökettérfogatú szivattyúval, rendszernyomásra méretezett. A megfelelő szelep: a 4/3-utas mágneses irányszabályozó szelep, nyitott középső orsó, NG 10 vagy NG 16 az áramlási sebességtől függően, rendszerre beállított nyomás . Adjon hozzá egy ellensúlyozó szelepet az áramkörbe, hogy megakadályozza az ellenőrizetlen eltolódást külső terhelés alatt.

A nagynyomású áramkör védelme

Alkalmazás: 280 bar nyomáson üzemelő ipari prés, amely túlterhelés elleni védelmet igényel. Követelmény: olyan szelep, amely korlátozza a maximális környomást azáltal, hogy a felesleges áramlást a tartályba irányítja. A megfelelő szelep: a közvetlen működésű vagy pilóta működtetésű biztonsági szelep 280 bar-ra van beállítva, és a szivattyú által leadható maximális pillanatnyi áramlásra van beállítva. Nagyobb áramlási sebességeknél előnyben részesítik a pilóta működtetésű lefúvató szelepet, mert szűkebb nyomás-felülírási sávot tart fenn (a repedési nyomás és a teljes áramlási nyomás közötti különbség), mint egy hasonló, közvetlen működésű szelep.

Hidraulikus motor fordulatszám-szabályozása

Alkalmazás: olyan szállítószalag hajtás, amely állandó szalagsebességet igényel, függetlenül a változó terhelési nyomatéktól. Követelmény: állandó áramlási sebesség a motorhoz, függetlenül a terhelés okozta ellennyomás változásától. A megfelelő szelep: a nyomáskompenzált áramlásszabályozó szelep a szükséges motoráramhoz méretezett, a motor bemeneti vezetékébe szerelve. Nyomáskompenzáció nélkül egy egyszerű fojtószelep lehetővé tenné, hogy a sebesség a terhelés változásával változzon – pontosan ez a probléma, amelyet az alkalmazásnak meg kell oldania.

Pontos pozíciószabályozás az automatizálásban

Alkalmazás: sima, programozható pozicionálást igénylő hidraulikus hajtómű ipari automatizálási vonalon. Követelmény: analóg parancsjellel arányos változó orsópozíció, gyors reagálás, zárt hurkú visszacsatolás. A megfelelő szelep: a arányos irányú szabályozó szelep integrált LVDT orsó helyzetérzékelővel zárt hurkú orsóvezérléshez, megfelelő NG allemez mintázatú elosztóra szerelve, dedikált arányos szelepes erősítő kártyához csatlakoztatva.

Miért számítanak a minőségi gyártási szabványok a hidraulikus szelepek kiválasztásakor?

Előfordulhat, hogy a hidraulikus szelep papíron minden specifikációnak megfelel, de még mindig rosszul működik, ha laza tűréshatárokra gyártják. Az orsótól a furatig terjedő hézag, a tömítőhorony méretei és a szelepház felületi minősége közvetlenül meghatározza a belső szivárgási sebességet, a nyomásesést, a hiszterézist (arányos szelepeknél) és az élettartamot.

A JingYi Hydraulic Manufacturing Co., Ltd. (JINGYI) olaj típusú hidraulikus szelepekre és kapcsolódó hidraulikus rendszerelemekre specializálódott. A 2000-ben alapított és ISO 9001 tanúsítvánnyal rendelkező vállalat több mint 40 országra kiterjedő stabil exportrekordot épített fel, és olyan hidraulikus szelepeket szállít, amelyeket a minőségirányítási rendszer egységes szabványai szerint gyártanak és ellenőrzöttek. Az ipari vagy mobil alkalmazásokhoz hidraulikus szelepeket meghatározó mérnökök és beszerzési szakemberek számára az ISO 9001 tanúsítvánnyal rendelkező, dokumentált exporttapasztalattal rendelkező gyártótól való beszerzés a gyártási konzisztencia ellenőrizhető alapértékét jelenti – ez fontos szempont, amikor a szelepek teljesítménye közvetlenül befolyásolja a gép biztonságát, termelékenységét és a karbantartási időközöket.

Bármely hidraulikus szelep beszállítójának felülvizsgálatakor a legfontosabb minőségi mutatók a következők: nyomáspróba tanúsítvány minden szelephez, anyagtanúsítványok a szeleptestekhez és tömítések anyagokhoz, méretvizsgálati jelentések, amelyek megerősítik a megadott szerelési minta-szabványnak való megfelelést, valamint az összeszerelés és tesztelés során elért dokumentált szennyeződési tisztasági szint.