Контроль гидравлического давления

22-04-2021

Контроль гидравлического давления

Управление давлением достигается в гидравлических системах путем измерения потока жидкости в ограниченный объем или из него. Предохранительные клапаны и редукционные клапаны не являются регуляторами давления. Они ограничивают или снижают давление, но на самом деле они не контролируют давление до желаемого значения. Редукционные клапаны могут только снижать давление и только на заданное соотношение. Выходное давление ограничено входным давлением. Предохранительные клапаны ограничивают давление только до установленного значения. Еще одно ограничение этих типов устройств состоит в том, что они используют пружины и являются только устройствами пропорционального регулирования. У них нет контроля скорости или возможности изменять давление на лету.

Клапаны PQ (регулировка давления и расхода) могут регулировать давление или расход, а иногда и расход с ограничением давления. Эти клапаны обычно имеют микропроцессоры или процессоры цифровых сигналов, внутри которых находится полный ПИД-регулятор. Клапаны PQ подходят для многих систем регулирования давления, где нет необходимости быстро изменять давление или контролировать быстро меняющееся давление в системе. Проблема с клапанами PQ заключается в том, что они используют датчик давления там, где поток высок и турбулентен.

Кроме того, когда масло течет с высокой скоростью, измеренное давление будет низким из-за Эффект Бернулли. Предполагая, что сумма кинетической энергии, потенциальной энергии и внутренней энергии движущейся жидкости остается постоянной, Эффект Бернулли утверждает, что по мере увеличения скорости жидкости ее статическое давление уменьшается. Поэтому в динамических приложениях датчики давления следует устанавливать там, где поток жидкости не является быстрым или турбулентным.

Некоторые контроллеры гидравлического движения также могут управлять давлением, силой и положением. Эти контроллеры обладают преимуществом диагностики, алгоритмов управления и способности одновременно координировать работу нескольких клапанов. Это необходимо для таких применений, как гидроформование, где давление масла будет быстро меняться при сжатии или даже небольшом декомпрессии. В этих типах приложений управления давлением требуется быстрое реагирование и возможность дозировать масло в сжатом объеме масла или из него. Давайте рассмотрим несколько примеров.

Все дело в энергии

Добавление жидкости в фиксированный объем увеличивает давление, тогда как выпуск жидкости снижает давление. Существует заблуждение, что давление регулируется кривой прироста давления клапана. Это верно только в тестовом приложении, где датчики давления подключаются непосредственно к А а также B порты клапана. Объем масла под сжатием отсутствует.

Другое заблуждение состоит в том, что «давление - это сопротивление потоку». Было бы лучше сказать, что сопротивление потоку вызовет падение давления. Еще одна проблема заключается в том, что давление связано с внутренней энергией жидкости. Сопротивление потоку не добавляет энергии, но рассеивает энергию в виде тепла. Еще одно широко распространенное заблуждение заключается в том, что насосы создают поток, а не давление. Насосы преобразуют электрическую энергию в механическую, а затем в гидравлическую. Чтобы жидкость имела энергию, она должна находиться под давлением, а потенциальная энергия связана либо с подъемом, либо со скоростью. Насос добавляет энергию к нефти любым из трех способов, как описано уравнением Бернулли:

Hydraulic Cylinders

где п давление,

ρ - плотность,

v скорость,

грамм ускорение свободного падения, а

час высота.

Все три термина включают энергию. Члены скорости и гравитации имеют элемент плотности, который напрямую делает их термином плотности энергии. Давление по-прежнему выражается в фунтах на квадратный дюйм, но его можно преобразовать в энергию, умножив на объем:

7 Ton Telescopic Cylinders

Теперь умножьте на кубический дюйм:

Telescopic Trailer Cylinders

Единица измерения фунт сила-дюйм (фунтж-в.) - единицы энергии. Эти единицы также можно преобразовать в BTU, что для нас менее неудобно.

Контроль давления

Абсолютное давление обычно точно не известно. Что можно вычислить, так это изменение давления. Основная формула для расчета изменения давления:

Hydraulic Cylinders

где Δп изменение давления,

β - объемный модуль масла,

ΔV - изменение объема масла при сжатии, а

V объем масла при сжатии.

Рассмотрим простой пример. Предположим, что одностержневой цилиндр без мертвого объема, а его поршень находится на расстоянии 10 дюймов от конца крышки. Предположим, что объемный модуль упругости масла составляет 200 000 фунтов на квадратный дюйм. Насколько увеличится давление, если поршень сдвинуть на 0,001 дюйма (с 10,0 до 9,999 дюйма) в сторону закрытого конца? Ответ - давление увеличится на 20.

Если поршень переместится еще на 0,001 дюйма ближе к торцевой крышке, давление увеличится еще на 20,002 фунтов на квадратный дюйм - общее увеличение на 40,002 фунтов на квадратный дюйм. Это связано с тем, что объем масла меньше, когда поршень перемещается с 9,999 дюйма до 9,998 дюйма от конца крышки. Обратите внимание, что давление будет увеличиваться все больше и больше с каждым шагом 0,001 дюйма. движение. С помощью Excel легко рассчитать, как будет увеличиваться давление, когда поршень сжимает масло. Обратите внимание, что точность будет увеличиваться по мере уменьшения шагов. Точное уравнение можно вывести с помощью исчисления.

В реальных системах давление не меняется ступенчато. Изменения давления зависят от скорости изменения объема или скорости потока в объем масла при сжатии или из него. Это можно выразить следующим дифференциальным уравнением:

7 Ton Telescopic Cylinders

где dp / dT - скорость изменения давления,

Q(т) - поток внутрь или из сжатого объема масла, а

V - сжатый объем масла. В этом примере громкость не меняется.

Легко увидеть скорость потока в сжатый объем масла или из него. Теперь предположим, что диаметр цилиндра составляет 4 дюйма, поршень находится на расстоянии 10 дюймов от закрытого конца, а скорость потока в объем составляет 0,1 дюйма.3/ сек.

Telescopic Trailer Cylinders

Ясно, что для быстрого увеличения давления требуется очень небольшой поток.

Расчет силы еще проще:

Telescopic Trailer Cylinders

То есть 2 фунта силы в миллисекунду. Уравнение для скорости изменения давления умножается на площадь поршня, что исключает член в знаменателе площади.

Давление или сила обычно контролируется, когда цилиндр не движется и каждый раз находится в одном и том же положении. Так обстоит дело с большинством приложений для прессы. Иногда при движении необходимо контролировать давление или силу, что является более сложной ситуацией. В этом случае поток на толкающей стороне должен равняться увеличению объема, создаваемому движущимся поршнем, а поток на противоположной стороне должен быть равен скорости уменьшения объема.

Уравнение скорости изменения давления в движущемся гидроцилиндре:

7 Ton Telescopic Cylinders

В этом уравнении рассчитывается скорость изменения давления на крышке цилиндра. Это в основном то же уравнение, что и предыдущие, но числитель был расширен, чтобы учесть движение поршня. Когда шток поршня выдвигается, давление будет падать, если поток масла не будет равен скорости изменения объема. Знаменатель также становится больше по мере увеличения позиции, что приводит к увеличению объема крышки.

Скорость изменения на стороне штока поршня аналогична. Когда скорость положительная, давление на стороне штока будет увеличиваться, если только выходящий поток не будет равен скорости объема, уменьшающегося за счет движения поршня:

Telescopic Trailer Cylinders

При управлении усилием необходимо контролировать давление с обеих сторон поршня. Сила измеряется с помощью тензодатчика или двух датчиков давления по обе стороны от поршня. Если используется последний метод, давление на торец крышки умножается на площадь поршня. Давление на конец штока умножается на площадь поршня за вычетом площади штока и вычитается из силы со стороны крышки, чтобы получить результирующее усилие.


Получить последнюю цену? Мы ответим как можно скорее (в течение 12 часов)

Политика конфиденциальности