راهنمای شیر کنترل جهت: انواع، انتخاب و کاربردها برای سیستم های هیدرولیک

سوپاپ کنترل جهت، فرمان هر مدار هیدرولیک است. این تصمیم می‌گیرد که روغن تحت فشار کجا برود، کدام سیلندر گسترش یابد، کدام موتور بچرخد و با چه سرعتی اتفاق بیفتد. اگر یونیت برق هیدرولیک شما جریان را تامین کند، اما اندازه شیر کم باشد، اشتباه استفاده شود یا آلوده باشد، کل دستگاه دقت و زمان کار را از دست می دهد. این راهنما نحوه انتخاب شیر کنترل جهت مناسب را برای تجهیزات خود توضیح می دهد، چه مشخصاتی در واقع اهمیت دارد و چگونه از رایج ترین اشتباهات جلوگیری کنید.

اگر در حال تحقیق در مورد این موضوع به عنوان بخشی از پروژه گسترده تر واحد نیروگاه هیدرولیک هستید، می توانید گزینه های خود را در ما بررسی کنید. سایت اصلی برای زمینه در مورد واحدهای قدرت هیدرولیک کامل و لوازم جانبی شیر.

شیر کنترل جهتی دقیقاً چیست؟

شیر کنترل جهت یک وسیله مکانیکی یا الکترومکانیکی است که با جابجایی یک عنصر داخلی به نام قرقره یا پاپت، مسیر سیال هیدرولیک را تغییر می دهد. در یک سیستم هیدرولیک، پمپ جریان تولید می کند، اما نمی تواند تصمیم بگیرد که کدام محرک باید حرکت کند. شیر کنترل جهت با اتصال پورت های انتخاب شده در یک پیکربندی خاص این نقش را بر عهده می گیرد.

اکثر شیرهای استاندارد بین دو تا چهار پورت ارائه می دهند و قرقره آنها می تواند به دو یا سه موقعیت حرکت کند. یک شیر دو حالته ممکن است برای یک سیلندر ساده که امتداد یافته و جمع می شود استفاده شود. یک شیر سه حالته معمولاً دارای یک موقعیت مرکزی است که در آن همه پورت ها مسدود می شوند یا جایی که پمپ به مخزن تخلیه می شود. حالت خنثی یا میانی اغلب به عنوان عملکرد مرکزی تعیین می شود و مستقیماً بر نحوه رفتار سیستم در زمانی که شیر فعال نمی شود تأثیر می گذارد.

شیرهای کنترل جهت دار به دو خانواده بزرگ تقسیم می شوند: دریچه های قرقره ای و شیرهای پاپت. دریچه های قرقره ای نرخ جریان بالاتری را مدیریت می کنند و جابجایی آنها در فشار آسان تر است. شیرهای پاپت نشتی بسیار کم و آب بندی تمیز را ارائه می دهند. برای تجهیزات متحرک و واحدهای قدرت ساکن به طور یکسان، طراحی قرقره پیش فرض صنعت است.

اگر هنوز در مورد چگونگی معکوس شدن مسیر نفت سردرگم هستید، مقاله ما در مورد نحوه تعیین جهت مدار روغن در حین کار واحد قدرت هیدرولیک منطق کامل را به زبان ساده توضیح می دهد.

انواع اصلی شیرهای کنترل جهت

شیرهای کنترل جهت بر اساس تعداد موقعیت، تعداد پورت ها، روش فعال سازی و طراحی داخلی طبقه بندی می شوند. رایج ترین پیکربندی در هیدرولیک صنعتی و متحرک، شیر چهار طرفه و سه حالته است که اغلب به صورت 4/3 نوشته می شود. عدد اول نشان دهنده تعداد پورت های سرویس و عدد دوم تعداد موقعیت های سوئیچینگ است.

یک سوپاپ 4/3 یک سیلندر دو طرفه را کنترل می کند و همچنین می تواند یک موتور دو طرفه را به حرکت درآورد. سوپاپ 3/2 برای سیلندرهای تک اثره یا کنترل پایلوت رایج تر است. یک شیر 2/2 اساساً یک عنصر خاموش یا روشن / خاموش است.

روش های فعال سازی به همان اندازه مهم هستند. دریچه های دستی از اهرم، دستگیره یا پدال استفاده می کنند و در کابین ماشین های متحرک رایج هستند. شیرهای برقی از سیم پیچ الکتریکی برای جابجایی قرقره استفاده می کنند و انتخاب استاندارد در سیستم های خودکار هستند. دریچه‌هایی که به صورت پایلوت کار می‌کنند از فشار پایلوت کوچکی برای حرکت دادن یک قرقره بزرگ‌تر استفاده می‌کنند که به شیر برقی فشرده اجازه می‌دهد مدارهای جریان بالا را کنترل کند.

شیرهای متناسب یک دسته جداگانه را نشان می دهند. آنها به جای اینکه فقط مسیرها را تغییر دهند، موقعیت قرقره را به طور مداوم تعدیل می کنند. این اجازه می دهد تا فشار و جریان به تدریج تنظیم شود. در بسیاری از واحدهای برق هیدرولیک مدرن، یک شیر جهتی متناسب جایگزین شیر کنترل جهت و شیر کنترل جریان می شود.

برای خریداران، انتخاب بین راه‌اندازی دستی، شیر برقی و تناسبی تعیین می‌کند که آیا ماشین می‌تواند خودکار باشد، چه مقدار توان الکتریکی مورد نیاز است و چه سیستم کنترلی را می‌توان وصل کرد.

شیر کنترل جهتی چگونه کار می کند؟

اصل کار بر اساس جابجایی یک قرقره در داخل یک سوراخ زمین دقیق است. زمین های قرقره به گونه ای ماشینکاری می شوند که در موقعیت های خاص قرقره، اتصالات پورت خاصی باز یا مسدود می شوند. هنگامی که قرقره به سمت چپ حرکت می کند، جریان پمپ به انتهای درپوش سیلندر هدایت می شود و انتهای میله به مخزن متصل می شود. هنگامی که قرقره به سمت راست جابجا می شود، اتصالات عوض می شوند. هنگامی که قرقره در مرکز قرار می گیرد، تابع مرکز نتیجه را تعیین می کند.

1. هنگامی که پمپ در حال کار است و قرقره در موقعیت خنثی قرار می گیرد، فشار در ورودی شیر افزایش می یابد.
2. نیروی محرک، چه دستی، چه برقی یا پیلوت، قرقره را به فنر مرکزی فشار می دهد.
3. زمین های متقاطع پورت های کاری را باز می کنند و فشار را به یک طرف محرک هدایت می کنند در حالی که طرف دیگر را در معرض خط برگشت قرار می دهند.
4. قرقره فقط تا زمانی که سیگنال محرک وجود داشته باشد در موقعیت جابجایی باقی می ماند، مگر اینکه این یک دریچه از نوع detent باشد که به صورت مکانیکی قفل می شود.
5. پس از حذف سیگنال، فنر قرقره را به حالت خنثی برمی گرداند و محرک بسته به عملکرد مرکز، بار خود را نگه می دارد.

زمان پاسخگویی یک شیر برقی استاندارد بسته به ولتاژ سیم پیچ بین 30 تا 80 میلی ثانیه است. برای مدارهای حیاتی ایمنی، پاسخ سریعتر به معنای کاهش خطر افزایش فشار است. در مدارهای پر جریان بالای 60 لیتر در دقیقه، قطر قرقره و سرعت فنر افزایش می یابد، بنابراین زمان پاسخ می تواند از 100 میلی ثانیه تجاوز کند.

عملکرد مرکز یک عامل انتخاب بسیار مهم است. یک شیر مرکزی بسته تمام پورت ها را مسدود می کند و فشار کامل را با نشتی صفر به محرک می رساند. یک شیر مرکزی باز پمپ را به مخزن مستقیماً متصل می کند و ساده ترین عملیات کلید در دست را فراهم می کند. یک شیر مرکزی پشت سر هم پمپ را در فشار کم تخلیه می کند که تولید گرما را در شرایط آماده به کار کاهش می دهد.

شیرهای کنترل جهت در واحدهای برق هیدرولیک

واحد برق هیدرولیک شما جریان تحت فشار ایجاد می کند، اما بدون شیر کنترل جهت نمی تواند کار مفیدی انجام دهد. در واحدهای قدرت فشرده، شیر کنترل جهت اغلب در یک بلوک منیفولد یا یک گروه سوپاپ مونتاژ می شود، به طوری که پمپ، مخزن و پشته کنترل کامل یک بسته کاربردی را تشکیل می دهند.

Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. از همان ابتدا واحدهای قدرت را در اطراف شیرهای کنترل جهت طراحی می کند. گروه دریچه یک فکر بعدی نیست. به عنوان مثال، در گروه شیر پلت فرم بالابر هیدرولیک سری ET، عملکرد کنترل جهت با حفاظت اضافه بار و جبران فشار یکپارچه شده است و به پلت فرم سرعت پایداری تحت بارهای مختلف می دهد.

شیر برقی هیدرولیک برای کنترل جهت در واحدهای برق این شیر برقی به سرعت گذرگاه های روغن هیدرولیک را تغییر می دهد و آن را به یک جزء کلیدی برای کنترل دقیق محرک در سیستم های ساخته شده پیرامون پیکربندی سوپاپ جهت تبدیل می کند. مشاهده محصول →

هنگامی که یک واحد برق استاندارد سفارش می دهید، پیکربندی شیر جهتی سیم کشی، اندازه مخزن و طرح منیفولد را تعیین می کند. حرکت یک ایستگاه پمپ موتور DC یا با تغییر قطبیت الکتریکی یک موتور برگشت پذیر یا با استفاده از یک شیر جهت که جریان را در حالی که موتور در یک جهت کار می کند تغییر می دهد، معکوس می شود. روش دوم در سری DC ما رایج تر است زیرا سیم کشی و کنترل را ساده می کند.

بلوک سوپاپ هیدرولیک یکپارچه برای مونتاژ منیفولد فشرده این بلوک شیر چندین شیر را با کانال‌های جریان ماشینکاری دقیق نصب می‌کند، شیلنگ‌ها و نشتی‌ها را کاهش می‌دهد و در عین حال پشته‌های کنترل مدولار را برای واحدهای قدرت مختلف پشتیبانی می‌کند. مشاهده محصول →

بلوک‌های شیر هیدرولیک و گروه‌های شیر منیفولد یکپارچه در چندین پیکربندی، از یک بلوک دو واحدی تا یک بلوک چهار واحدی موجود هستند. هنگامی که یک شیر کنترل جهت در چنین بلوکی قرار می گیرد، نتیجه یک پشته کنترل بسیار مدولار است که طیف وسیعی از محرک ها را بدون نیاز به تعداد زیادی شیلنگ و اتصالات جداگانه پشتیبانی می کند.

بلوک شیر یکپارچه چند اتصالی با دو تا چهار واحد این بلوک که در نسخه‌های دو، سه یا چهار واحدی موجود است، چندین عملکرد را برای بهینه‌سازی مسیرهای روغن، ساده‌سازی نصب و بهبود پایداری سیستم برای ماشین‌های صنعتی ادغام می‌کند. مشاهده محصول →

مزیت کلیدی این رویکرد مدولار قابلیت سرویس دهی است. اگر یکی از بخش های شیر خراب شود، تکنسین می تواند آن قطعه را جدا کرده و بدون تخلیه کل سیستم، آن را جایگزین کند، که باعث کاهش زمان خرابی در محیط های شلوغ تولید می شود.

چگونه یک شیر کنترل جهت دستگاه خود را انتخاب کنید

مشخصات صحیح شیر توسط چهار عامل تعیین می شود: سرعت جریان، درجه فشار، عملکرد شیر و نوع کنترل. اشتباه گرفتن هر یک از آنها منجر به حرکت کند ماشین، خرابی زودرس یا اتلاف انرژی می شود.

1. رتبه بندی نرخ جریان

شیری را انتخاب کنید که جریان اسمی آن برابر یا کمی بالاتر از حداکثر دبی سیستم باشد. دریچه ای با سرعت 40 لیتر در دقیقه که در حد خود کار می کند، افت فشار بالایی تولید می کند که به گرما تبدیل می شود. رویه استاندارد صنعت کارکردن با 70 تا 80 درصد جریان نامی را برای کار مداوم توصیه می کند. به عنوان مثال، اگر پمپ شما 25 لیتر در دقیقه تولید می کند، شیری با درجه بندی 30 تا 35 لیتر در دقیقه انتخاب کنید.

2. رتبه بندی فشار

حداکثر فشار کاری شیر باید از تنظیم شیر تخلیه سیستم بیشتر باشد. اگر امداد روی 25 مگاپاسکال تنظیم شود، شیر باید حداقل 31.5 مگاپاسکال باشد. اکثر تولید کنندگان رتبه بندی فشار را منتشر می کنند که از استانداردهای ISO 4413 پیروی می کند، بنابراین رتبه بندی 31.5 مگاپاسکال در تجهیزات موبایل رایج است.

3. عملکرد سوپاپ و وضعیت مرکز

شرایط خنثی را بر اساس نوع بار خود انتخاب کنید. اگر نیاز دارید که سیلندر موقعیت خود را هنگامی که سوپاپ در مرکز قرار دارد حفظ کند، از شیر مرکزی بسته استفاده کنید. اگر واحد برق شما به طور مداوم با یک مخزن بزرگ کار می کند، یک مرکز باز می تواند زمان گرم شدن را کوتاه کند. برای اکثر برنامه های موبایلی که با باتری کار می کنند، یک مرکز پشت سر هم ایده آل است زیرا پمپ را در فواصل بیکاری تخلیه می کند.

4. نوع کنترل

کنترل های شیر برقی امکان اتصال به PLC و سیستم های راه دور را فراهم می کند. کنترل های دستی به اپراتور بازخورد لمسی مستقیم می دهد. کنترل‌های متناسب، شتاب و کاهش سرعت نرمی را ارائه می‌کنند، که برای بارهای سنگینی که می‌توانند به شدت روی یک شیر جهت‌دار ساده نوسان کنند، بسیار مهم است.

علاوه بر این، شیر باید در رابطه با سطح فیلتراسیون سیستم انتخاب شود. مدارهای هیدرولیک متحرک معمولی به تمیزی ISO 4406 19/17/14 یا بهتر نیاز دارند. استفاده از شیری فراتر از تحمل آلودگی توصیه شده، منجر به چسبندگی قرقره، نشت داخلی و کاهش عمر مفید می شود.

کاربردهای رایج شیرهای کنترل جهت در تجهیزات صنعتی

دریچه های کنترل جهت هر جا که حرکت های هیدرولیکی باید دقیق و قابل تکرار باشد ظاهر می شوند. در صنعت جابجایی مواد، فرمان یک پالت تراک یا کج شدن تریلر کمپرسی توسط عمل تعویض سوپاپ همراه با واحد نیرو انجام می شود.

در سیستم های ماشین ابزار، شیر کنترل مایع خنک کننده و روغن برش را در لحظه مناسب به سیلندر سمت راست هدایت می کند. برای مدار بستن، شیر باید به سرعت جابجا شود تا قطعه کار قفل شود و موقعیت مرکزی باید نیروی گیره را نگه دارد تا قطعه در حین ماشینکاری حرکت نکند.

در تجهیزات بالابری مانند تراز کننده های داک و بالابرهای قیچی، موقعیت خنثی شیر اغلب یک موقعیت نگهدارنده بار است. برای جلوگیری از خزش پلت فرم به سمت پایین، یک سوپاپ چک که توسط پایلوت کار می کند همراه با شیر جهت استفاده می شود.

عملیات لجستیکی با حرکت سریع بیش از آنچه مردم فکر می کنند به دریچه های کنترل جهت متکی هستند. هر استکر الکتروهیدرولیک، هر بالابر دم کامیون، و هر پلت فرم بالابر متحرک به همان شیر اصلی بستگی دارد، چه به صورت دستی جابجا شود و چه توسط یک دکمه فشاری کار کند.

برای یک مینی پالت تراک، شیر جهتی اغلب یک شیر برقی فشرده 3/2 است که مستقیماً روی پمپ نصب می شود. هنگامی که اپراتور دکمه را فشار می دهد، شیر برقی جابجا شده و جریان را به سمت سیلندر بالابر هدایت می کند. هنگامی که دکمه آزاد می شود، فنر قرقره را برمی گرداند و سیلندر بار را نگه می دارد. این چرخه ساده هزاران بار در روز تکرار می شود.

در بالابرهای دم خودرو، شیر باید هر دو عملکرد بالابر و کج را انجام دهد، اغلب با یک شیر جهت دار همراه با یک تقسیم کننده جریان. گروه سوپاپ باید به طور قابل اعتماد در فضای باز در باران، گرد و غبار و دمای شدید کار کند، به همین دلیل است که مشخصات آب بندی به اندازه میزان جریان اهمیت دارد.

عیب یابی مشکلات رایج شیر کنترل جهت

سه مشکل بیشتر خرابی های سوپاپ را شامل می شود: چسبندگی قرقره، نشتی داخلی و فرسودگی شیر برقی.

علل و راه حل ها

چسبندگی قرقره معمولاً ناشی از روغن آلوده است. ذرات و زباله های ریز در فضای خالی بین قرقره و آستین فرو می روند. راه حل تعویض فیلتر روغن و شستشوی مدار است. اگر قرقره هنوز می چسبد، شیر را جدا کرده و سوراخ را برای خراش بررسی کنید.

نشتی داخلی زمانی رخ می دهد که قرقره فرسوده شود یا لبه های آب بندی آسیب دیده باشد. مسیر نشتی اجازه می دهد تا فشار از محرک عبور کند و ماشین سرعت خود را از دست می دهد. یک بررسی سریع برای اندازه گیری افت فشار در سراسر شیر در حالی که محرک در برابر توقف نگه داشته شده است. افزایش جریان بای پس نشان دهنده فرسودگی لبه های قرقره است.

فرسودگی شیر برقی اغلب نشانه ولتاژ پایین است. هنگامی که ولتاژ سیستم کمتر از مقدار نامی باشد، سیم پیچ جریان بیشتری می کشد که باعث افزایش دما و در نهایت سوختن عایق می شود. یکی دیگر از دلایل رایج تغییر فرکانس است. کنترل توالی خشن که شیر را بیش از ده بار در دقیقه جابجا می کند، استرس حرارتی ایجاد می کند. در آن صورت، یک سیم پیچ با درجه وظیفه بالاتر مورد نیاز است.

نگهداری پیشگیرانه شامل بررسی مقاومت سیم پیچ در برابر مشخصات سازنده، تأیید تمیز و محکم بودن کانکتور الکتریکی و تأیید اینکه دمای روغن برای آب بندی استاندارد از 60 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند. در دمای 60 درجه، طول عمر یک O-ring معمولی تقریباً نصف آن چیزی است که در 40 درجه است.

سوالات متداول در مورد شیرهای کنترل جهت

تفاوت بین شیر کنترل جهت و شیر کنترل جریان چیست؟

یک شیر کنترل جهت فقط مسیر سیال را تغییر می دهد. جریان را محدود نمی کند. یک شیر کنترل جریان یک محدودیت عمدی اندازه اضافه می کند که مقدار سیال عبوری از آن را تنظیم می کند. در بسیاری از سیستم ها، یک شیر جهتی متناسب هر دو عملکرد را انجام می دهد.

آیا می توان از شیر کنترل جهت هم برای سیلندرها و هم برای موتورهای هیدرولیک استفاده کرد؟

بله. یک سوپاپ چهار طرفه یک سیلندر دو کاره را کنترل می کند و همچنین چرخش یک موتور هیدرولیک را معکوس می کند. سرعت موتور به جریان بستگی دارد و جهت آن بستگی به پورت های تحت فشار دارد.

حداکثر فشار کاری برای یک شیر کنترل جهت استاندارد چقدر است؟

برای هیدرولیک متحرک، اکثر شیرهای قرقره استاندارد بسته به سازنده و اندازه پورت حداکثر فشار از 25 تا 35 مگاپاسکال دارند. شیر همیشه باید بالای تنظیمات سیستم شیر تسکین مشخص شود.

هر چند وقت یکبار باید یک شیر کنترل جهت بازرسی شود؟

در شرایط عادی صنعتی، یک چک بصری ماهانه و یک تست عملکردی سالانه رایج است. در چرخه های کاری بالا با کارکرد 24 ساعته، روغن باید ماهانه آنالیز شود و شیر از نظر زمان پاسخگویی هر شش ماه یکبار بررسی شود.

آیا بلوک شیر باید به صورت دوره ای تمیز شود؟

بله. برای جلوگیری از ورود گرد و غبار به داخل سوراخ قرقره می توان قسمت بیرونی را پاک کرد. فیلتراسیون داخلی باید با تعویض کارتریج های فیلتر در فواصل زمانی توصیه شده توسط طراح سیستم حفظ شود.

بلوک شیر هیدرولیک چیست؟

بلوک شیر هیدرولیک یک منیفولد ماشینکاری شده است که چندین شیر جهتی، شیرهای کمکی و شیرهای چک را در یک بدنه فشرده قرار می دهد. تعداد شیلنگ ها و اتصالات را کاهش می دهد و سیستم را قابل اطمینان تر و سرویس دهی آسان تر می کند.

افکار نهایی

انتخاب شیر کنترل جهت مناسب یک لوکس فنی نیست. یک نیاز کاربردی است. یک سوپاپ با اندازه مناسب زمان کارکرد دستگاه را افزایش می دهد، مصرف انرژی را کاهش می دهد و تعمیر و نگهداری آینده را ساده می کند. این که آیا شما در حال ساخت یک صفحه عقب هیدرولیک، یک سکوی بالابر، یا یک ایستگاه کامل هیدرولیک هستید، دریچه ای که روغن را هدایت می کند تعیین می کند که آیا ماشین مطابق با خواسته عمل می کند یا خیر.

با اعداد دبی و فشار شروع کنید. شرایط مرکزی را که با مدار شما مطابقت دارد تأیید کنید. تصمیم بگیرید که آیا یک شیر دستی، شیر برقی یا تناسبی با محیط اپراتور مناسب است یا خیر. سپس سطح تمیزی روغن خود را تأیید کنید. این چهار پارامتر بیشتر تفاوت مهم بین یک مدار قابل اعتماد و یک مشکل مزمن را پوشش می دهند.

اگر یک واحد برق هیدرولیک را مشخص می کنید، همیشه گروه سوپاپ را همراه با پمپ و مخزن بررسی کنید. شیر کنترل جهت با هر دو تعامل دارد و عدم تطابق در هر نقطه باعث گرما، نویز یا از دست دادن کنترل می شود.