Circuit înalt-scăzut - Multe sisteme necesită un volum mare la presiune scăzută pentru mișcarea rapidă a menghinei sau sculei, apoi volum scăzut la presiune ridicată pentru prindere sau alimentare. Acest lucru poate fi realizat printr-un circuit high-low folosind două pompe.
În timpul traversării rapide, ambele pompe alimentează sistemul. Când presiunea crește în timpul prinderii sau al alimentării, pompa principală de volum mare se descarcă, iar pompa mică menține presiunea. Debitul de ieșire al pompei mici este suficient de mic pentru a preveni încălzirea uleiului. În locul funcționării pilot, supapa de descărcare poate fi controlată prin solenoid și acționată de un presostat.
Sistem open-center
Când sistemul open-center este în poziția neutră, ieșirea pompei curge prin supapa de control direcțională către rezervor. Atunci când acest circuit simplu gestionează numai debituri mici și bobina direcțională a supapei are terenuri conice, se dovedește a fi foarte eficientă. Dacă se utilizează mai mulți cilindri, supapa poate fi conectată în serie - adică orificiul rezervorului unei supape este conectat la portul de presiune al următorului.
Pompa compensată de presiune
Pompa compensată de presiune - O pompă cu volum variabil compensată de presiune este controlată de presiunea sistemului. Pe măsură ce presiunea crește, deplasarea pompei scade astfel încât ieșirea pompei la presiunea prestabilită este suficientă doar pentru a compensa scurgerile. Utilizată cu o supapă cu centru închis, pompa este lovită la deplasare minimă (zero) atunci când supapa este centrată.
| Descărcați acest articol ca fișier .PDF. Acest tip de fișier include grafică și schemă de înaltă rezoluție, atunci când este cazul. |
Modelarea modificărilor de presiune în sistemele hidraulice
Rezolvarea problemelor Provocare: Problema cauzată de presiune
Întreținerea vehiculului se ridică de la sistemul hidraulic
Revoluția siguranței funcționale în electrohidraulică
Iată matematica din spatele schimbărilor de presiune în hidraulică.
Controlul presiunii este esențial pentru controlul mișcării și al forței, dar nu prea se înțelege modul în care este controlată presiunea. O concepție greșită obișnuită este că presiunea este „rezistență la curgere” sau că presiunea este controlată de servovalve folosind curbele de creștere a presiunii. Este timpul să aruncăm o privire mai atentă asupra a ceea ce se întâmplă atunci când funcționează un sistem hidraulic.
Una dintre formulele de bază pentru schimbarea presiunii este:
Unde ЮП este schimbarea presiunii, Β este modulul vrac al petrolului, IV este modificarea volumului sub presiune și V este volumul total sub presiune.
Deci, dacă volumul sub compresie scade, presiunea va crește. Acest lucru se întâmplă atunci când o tijă a cilindrului este lovită și uleiul de pe partea capacului pistonului este comprimat.
Formula de mai sus este utilă în situații relativ statice, dar în situații dinamice, cum ar fi mișcarea sau controlul forței, formula trebuie modificată pentru a include timpul. Acum formula devine
Unde dP/dt este schimbarea instantanee a presiunii și dV/dt este modificarea instantanee a volumului de ulei comprimat.
Când un cilindru hidraulic se mișcă, volumul de ulei se schimbă pe măsură ce pistonul se mișcă. Pentru a menține presiunea constantă, dP/dt trebuie să fie egal cu 0. Prin urmare, uleiul trebuie adăugat sau scăzut din cilindru. Formula pentru dP/dt trebuie extins pentru a include fluxul.
Observați că creșterea volumului face ca schimbarea presiunii să fie negativă. Dar dacă fluxul în funcție de timp, Q (t), este egal cu rata de schimbare a volumului sub presiune, presiunea rămâne constantă.
Apoi, volumul și modificarea volumului trebuie extinse. Schimbarea volumului de ulei este egală cu aria pistonului de viteza pistonului. Volumul de ulei sub compresie este egal cu volumul mort plus distanța de la piston la capătul cilindrului. Ecuația rezultată este
Unde A este zona pistonului pe partea capacului în acest exemplu, dv este volumul mort de ulei dintre pistonul complet retras și supapă, x (t) este poziția pistonului față de poziția complet retrasă și v (t) este viteza pistonului în funcție de timp. Este pozitiv când cilindrul se îndepărtează de poziția complet retrasă. Când v (t) este pozitivă, presiunea din partea capacului pistonului scade, cu excepția cazului în care se adaugă ulei.
Poziția și viteza pistonului pot fi măsurate folosind un dispozitiv de feedback, care este de obicei o tijă a traductorului magnetostrictiv. Debitul nu este măsurat, ci, mai degrabă, este controlat indirect de un controler de mișcare hidraulic care direcționează o supapă proporțională. La modelare sau simulare, debitul poate fi estimat îndeaproape folosind specificațiile producătorului. Mai întâi calculați constanta de debit a supapei folosind:
Acum, debitul poate fi calculat în funcție de presiune și poziția bobinei x (t) folosind:
Poziția bobinei este controlată de ieșirea controlerului de mișcare. Ps este presiunea de alimentare și Bine este presiunea din partea capacului cilindrului. Observați că schimbarea presiunii din partea capacului cilindrului depinde de mulți factori, inclusiv presiunea din partea capacului cilindrului! Acest lucru necesită un calcul sofisticat.
Uneori, presiunea trebuie controlată doar, ca atunci când se testează capacitatea unui container de a rezista la presiune. În astfel de cazuri, este nevoie doar de un senzor care monitorizează presiunea în interiorul containerului.
De obicei, presiunea este utilizată pentru a controla forța aplicată unui obiect. În acest caz, presiunea pe fiecare parte a pistonului este înmulțită cu aria pistonului corespunzător și diferența este forța netă. În acest caz, controlerul de mișcare închide bucla în jurul forței nete. Pentru a calcula forța netă este necesară o celulă de încărcare sau un senzor de presiune montat, astfel încât să poată măsura presiunea de fiecare parte a pistonului.
În timpul controlului mișcării, presiunea este, de asemenea, controlată indirect. Cu toate acestea, la simularea forței și mișcării nete, trebuie să existe un set de ecuații pentru fiecare parte a pistonului, deoarece este necesară forța netă. Forța netă este utilizată pentru a calcula accelerația. Accelerarea este apoi integrată pentru a determina viteza, iar apoi viteza este integrată pentru a determina poziția.
Evident, ecuațiile pentru calcularea modificărilor de presiune sunt complicate și depind de mulți factori care se schimbă constant. Simulatoarele hidraulice folosesc starea curentă pentru a calcula următoarea stare în trepte mici de timp. De obicei, sunt suficiente incremente de 100 de microsecunde. Motivul pentru care se utilizează creșteri mici de timp este că presiunea se schimbă rapid atunci când este lovită o obstrucție, ca într-o presă. În plus, cu cât creșterile de timp sunt mai mici, cu atât va fi probabil mai bună și mai ușoară simularea. Compensarea este timpul suplimentar de calcul necesar și cantitatea mare de date generate.
La începutul anilor 2000, am folosit o foaie de calcul pentru a simula un sistem de clienți care a fost conceput incorect. În acel moment, programul meu de foaie de calcul putea gestiona doar 32.768 de rânduri. Dar la 100 de microsecunde pentru fiecare rând, am putut simula doar 3,2 secunde, ceea ce din fericire a fost suficient de lung.
Fiecare coloană a reprezentat o ecuație pentru calcularea poziției, vitezei, accelerației, forței nete, partea capacului și presiunea laterală a tijei. Odată ce primul rând a fost complet, formulele au fost copiate în restul rândurilor. Modificările de presiune depind de aceste valori, deci trebuiau calculate pentru fiecare rând sau în iterații de 100 de microsecunde. A funcționat, dar era limitat de viteza și capacitatea de memorie a computerelor personale de atunci.
Următorul articol va arăta cum calcularea modificărilor de presiune este ca și calcularea dobânzii la economii; calcularea dobânzii compuse zilnic este, de asemenea, un proces iterativ.