Гидравлические клапаны управления потоком: принципы, типы,обработка и применение

Вы когда-нибудь задумывались, как роботизированная рука экскаватора обеспечивает плавное выдвижение и втягивание? Как станок точно контролирует скорость подачи? Все это неотделимо от ключевого компонента гидравлической системы — гидравлические клапаны управления потоком.

Гидравлические клапаны управления потоком — это ключевые компоненты гидравлической системы, отвечающие за регулирование потока жидкости и, таким образом, за управление скоростью и мощностью исполнительного элемента (например, гидроцилиндра или мотора). В современном промышленном оборудовании, строительной технике, автомобилестроении и аэрокосмической отрасли гидравлические клапаны управления потоком широко используются для повышения стабильности и эффективности системы.

Управление потоком в гидравлической системе напрямую влияет на эффективность работы, энергопотребление и общую производительность оборудования, поэтому разработка и применение клапана управления потоком имеет решающее значение. В этой статье мы рассмотрим основные принципы работы гидравлические клапаны управления потоком, основные типы, процесс производства и практическое применение.

1. принцип работы гидравлические клапаны управления потоком

Основной принцип работы гидравлические клапаны управления потоком заключается в регулировании потока жидкости путем изменения площади проходного сечения дроссельного отверстия. Его основные рабочие механизмы включают:

(1) Принцип дросселирования:

Когда жидкость проходит через дроссельное отверстие, скорость потока и давление изменяются в результате изменения площади проходного сечения, что влияет на скорость потока. Различные характеристики потока могут быть достигнуты с помощью дросселирующих элементов различной формы, таких как диафрагмы, щели или конические дросселирующие элементы.

(2) Методы контроля:

1) Ручное управление:

Оператор регулирует размер дроссельной заслонки с помощью ручки или рычага, чтобы удовлетворить потребности конкретных условий работы.

2) Электрический метод управления:

Точное управление потоком с помощью электромагнитных клапанов или сервосистем для автоматизированных систем управления.

3) Метод контроля жидкости:

С помощью гидравлических сигналов для регулировки открытия клапана достигается автоматическая регулировка, повышается скорость реакции и стабильность системы.

(3) Компенсационный дизайн:

1) Компенсация давления:

При колебаниях давления в системе дроссельная заслонка автоматически регулируется для поддержания стабильного расхода.

2) Температурная компенсация:

Настройте параметры дросселирования для поддержания постоянного расхода при изменении вязкости из-за изменения температуры гидравлической жидкости.

3) Регулирование обратной связи:

Расход контролируется в режиме реального времени с помощью данных датчиков, а открытие клапана автоматически регулируется с помощью электронной системы управления для повышения точности регулирования.

2. основные типы гидравлические клапаны управления потоком

По принципу работы и конструктивным особенностям гидравлические клапаны управления потоком можно разделить на следующие основные типы:

(1) Дроссельный клапан

Дроссельный клапан — это простейший клапан управления потоком, изменяющий площадь поперечного сечения проточной части для регулировки потока. Его основными особенностями являются простота конструкции и низкая стоимость, но точность регулирования потока невысока.

1) Как это работает:

Регулирование потока осуществляется путем ручной или механической регулировки положения золотника для изменения площади поперечного сечения проточной части.

2) Тип:

Фиксированный дроссельный клапан: площадь проходного сечения фиксирована, применяется в случаях, когда требование к расходу остается неизменным.

Регулируемый дроссельный клапан: площадь поперечного сечения проточной части регулируется, подходит для случаев, когда требуется частая регулировка скорости потока.

3) Применение:

Обычно используется в гидравлических системах, не требующих высокой точности регулирования расхода, например, в малом механическом оборудовании.

(2) Клапан управления скоростью

Клапан регулирования скорости — это регулирующий клапан, способный поддерживать стабильную скорость потока и отличающийся способностью автоматически регулировать скорость потока при изменении нагрузки для поддержания постоянной скорости движения привода.

1) Как это работает:

Клапаны управления скоростью обычно состоят из дроссельной заслонки и клапана компенсации давления. Клапан компенсации давления автоматически регулирует разность давлений между передней и задней частями дроссельной заслонки в зависимости от изменения нагрузки, тем самым поддерживая стабильный расход.

2) Тип:

Обычные клапаны управления скоростью: для общих гидравлических систем.

Клапан регулирования скорости с температурной компенсацией: способен компенсировать колебания расхода, вызванные изменением температуры масла.

3) Применение:

Широко используется в машиностроении, станках и других областях, где требуется точный контроль скорости движения.

(3) Шунтирующий коллекторный клапан

Коллекторные клапаны-распределители используются для разделения входного потока на множество выходных потоков или для объединения множества входных потоков в один выходной поток.

1) Как это работает:

Благодаря особой конструкции золотника жидкость распределяется по разным выходам или собирается из нескольких входов.

2) Тип:

Распределительный клапан: разделяет входной поток на два или более выходных.

Коллекторный клапан: объединяет два или более входных потока в один выходной поток.

3) Применение:

Обычно используется в гидравлических системах, требующих синхронного управления несколькими исполнительными механизмами, например, в кранах и подъемных платформах.

(4) Пропорциональный клапан расхода

Пропорциональные расходные клапаны — это клапаны, способные точно регулировать расход с помощью электрического сигнала, и характеризующиеся широким диапазоном регулирования расхода и быстрым временем отклика.

1) Как это работает:

Пропорциональный соленоид получает электрический сигнал, приводит в движение золотник клапана, изменяя площадь поперечного сечения пути потока, и осуществляет непрерывную регулировку расхода.

2) Тип:

Пропорциональный клапан прямого действия: соленоид напрямую управляет золотником, подходит для малых расходов.

Пропорциональные клапаны с пилотным управлением: основной золотник управляется пилотным клапаном и подходит для применения в системах с высоким расходом.

3) Применение:

Широко используется в автоматизированных производственных линиях, станках с ЧПУ и других высокоточных системах управления.

3. Выбор материала гидравлические клапаны управления потоком

Материалы для гидравлические клапаны управления потоком должны обладать высокой прочностью, износостойкостью и коррозионной стойкостью, чтобы соответствовать требованиям сложных условий эксплуатации. К основным металлическим материалам относятся:

(1) Высокопрочная легированная сталь:

Повышенная несущая способность для гидравлических систем высокого давления, таких как тяжелая строительная техника и промышленные гидравлические прессы.

(2) Нержавеющая сталь (304, 316L и т.д.):

Повышенная коррозионная стойкость, подходит для морской техники, химического оборудования и гидравлических систем пищевого назначения.

(3) Алюминиевый сплав:

Легкие и устойчивые к коррозии, подходят для аэрокосмической промышленности и мобильного гидравлического оборудования.

(4) Латунь:

Хорошая коррозионная стойкость и обрабатываемость, подходит для гидравлических систем низкого и среднего давления.

(5) Титановый сплав:

Превосходная коррозионная стойкость и высокая прочность, подходящие для особых условий работы, таких как глубоководное оборудование и среда с высокой температурой и высоким давлением.

(6) Сплавы на основе никеля:

Высокотемпературные и коррозионностойкие, подходят для экстремальных условий работы, например, для высокотемпературных гидравлических систем в нефтегазовой промышленности.

Кроме того, для удовлетворения специфических требований используется ряд неметаллических материалов, таких как инженерные пластмассы, керамика и композиты.

4. производство и обработка гидравлические клапаны управления потоком

(1) Точное литье

●Для изготовления сложной конструкции корпуса клапана используются высокоточные пресс-формы, обеспечивающие соответствие характеристик потока внутренним каналам.

●Передовой процесс литья по выплавляемым моделям (литье с потерей воска) используется для улучшения качества поверхности и точности размеров деталей.

●Термообработка проводится для повышения прочности, вязкости и износостойкости материала.

●Рентгеновский контроль и технология неразрушающей дефектоскопии применяются для обеспечения отсутствия внутренних дефектов в отливках и повышения надежности продукции.

(2) Прецизионная обработка с ЧПУ

●Использование высокоточных станков с ЧПУ для обработки дроссельного отверстия, золотника и других ключевых компонентов обеспечивает плавность движения потока, снижает сопротивление потоку, повышает герметичность и точность управления клапаном.

●Внедрение 5-осевых или многоосевых обрабатывающих центров для повышения точности и стабильности обработки сложных структурных компонентов.

●Прецизионная шлифовка и полировка выполняются для обеспечения чистоты поверхности деталей, уменьшения загрязнения гидравлического масла и повышения надежности системы.

●Ошибки обработки отслеживаются в режиме реального времени автоматической системой контроля, что повышает стабильность массового производства.

(3) Обработка поверхности

1) Хромирование: повышает износостойкость, предотвращает коррозию и увеличивает срок службы.

2) Обработка окислением: повышает антиоксидантную способность и улучшает адаптацию в суровых условиях.

3) Никелевое покрытие: улучшает совместимость с жидкостями и подходит для гидравлических систем высокой чистоты.

4) Нанопокрытие: снижает трение, повышает долговечность и устойчивость к коррозии.

(4) Изготовление и установка пломб

●Используйте резину или полимерные материалы, устойчивые к высоким температурам и истиранию, такие как фторэластомер или политетрафторэтилен (PTFE).

●Автоматизированная сборка применяется для повышения точности сборки, уменьшения количества человеческих ошибок и улучшения качества продукции.

5.Сценарии применения гидравлические клапаны управления потоком

(1) Промышленное оборудование

Станки, гидравлические прессы и другое оборудование требуют точного контроля скорости перемещения гидроцилиндра для повышения точности обработки и производительности.

(2) Строительная техника

Такое оборудование, как экскаваторы и погрузчики, должно регулировать скорость потока в зависимости от нагрузки, чтобы повысить эффективность работы и снизить расход топлива.

(3) Аэрокосмическая промышленность

Высокоточные гидравлические клапаны управления потоком необходимы в шасси и системах управления подачей топлива для обеспечения безопасности полетов.

(4) Автомобильное производство

Усилитель руля и автоматические трансмиссии требуют стабильного регулирования потока для повышения комфорта вождения и экономии топлива.

(5) Возобновляемые источники энергии

Гидравлические клапаны управления потоком используются в ветряных и солнечных энергетических системах для оптимизации процесса преобразования энергии и повышения энергоэффективности.

(6) Нефтяная и газовая промышленность:

Используется на буровых установках и в системах трубопроводного транспорта для обеспечения контроля потока и безопасной работы в суровых условиях.

(7) Судостроение и морская техника:

Для судовых силовых установок, палубного подъемного оборудования и оборудования для глубоководной разведки.

5. Резюме

Одним словом, гидравлические клапаны управления потоком, хотя и небольшие по размеру, но в гидравлической системе играют ключевую роль. Они являются как бы «командиром» гидравлической системы, точно регулируя поток и направление жидкости, и в конечном итоге реализуют точное действие и эффективную работу механического оборудования .