التحكم في الضغط الهيدروليكي

22-04-2021

التحكم في الضغط الهيدروليكي

يتم تحقيق التحكم في الضغط في الأنظمة الهيدروليكية عن طريق قياس تدفق المائع داخل أو خارج حجم مقيد. لا تعد صمامات التصريف وصمامات تقليل الضغط وحدات تحكم في الضغط. إنها تحد أو تقلل الضغط ، لكنها لا تتحكم حقًا في الضغط إلى القيمة المرغوبة. يمكن لصمامات خفض الضغط فقط أن تقلل الضغط ، وبنسبة محددة فقط. ضغط الخرج مقيد بضغط الإدخال. صمامات التصريف تحد فقط من الضغط إلى قيمة محددة. يتمثل أحد القيود الأخرى لهذه الأنواع من الأجهزة في أنها تستخدم الزنبركات وهي عبارة عن أجهزة تحكم نسبي فقط. ليس لديهم سيطرة على المعدل أو القدرة على تغيير الضغوط المختلفة أثناء الطيران.

يمكن لصمامات PQ (التحكم في الضغط والتدفق) تنظيم الضغط أو التدفق وأحيانًا التدفق بحد ضغط. تحتوي هذه الصمامات عادةً على معالجات دقيقة أو معالجات إشارة رقمية تحتوي على وحدة تحكم PID كاملة بداخلها. تعد صمامات PQ مناسبة للعديد من تطبيقات التحكم في الضغط حيث لا توجد حاجة لتغيير الضغط بسرعة أو للتحكم في ضغط النظام سريع التغير. يتمثل التحدي الذي تواجهه صمامات PQ في أنها تستخدم مستشعر ضغط حيث يكون التدفق مرتفعًا ومضطربًا.

أيضًا ، عندما يتدفق الزيت بسرعة عالية ، سيكون الضغط المحسوس منخفضًا بسبب تأثير برنولي. بافتراض أن مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة والطاقة الداخلية للسائل المتحرك يظل ثابتًا ، فإن تأثير برنولي تنص على أنه مع زيادة سرعة السائل ، ينخفض ​​ضغطه الساكن. لذلك ، في التطبيقات الديناميكية ، يجب تركيب مستشعرات الضغط حيث يكون تدفق السوائل غير سريع أو مضطرب.

يمكن لبعض وحدات التحكم في الحركة الهيدروليكية أيضًا التحكم في الضغط والقوة والموضع. تتمتع وحدات التحكم هذه بميزة التشخيص وخوارزميات التحكم والقدرة على تنسيق العديد من الصمامات في وقت واحد. يعد هذا ضروريًا لتطبيقات مثل التشكيل الهيدروليكي ، حيث سيتغير ضغط الزيت بسرعة عند ضغطه أو فك ضغطه حتى قليلاً. تتطلب هذه الأنواع من تطبيقات التحكم في الضغط استجابة سريعة والقدرة على قياس الزيت داخل أو خارج حجم الزيت المضغوط. دعنا نستكشف بعض الأمثلة.

كل شيء عن الطاقة

تؤدي إضافة السائل إلى حجم ثابت إلى زيادة الضغط ، في حين أن ترك السائل يخرج يقلل الضغط. هناك اعتقاد خاطئ بأن الضغط يتحكم فيه منحنى زيادة ضغط الصمام. هذا صحيح فقط في تطبيق الاختبار ، حيث يتم توصيل مستشعرات الضغط مباشرة بـ أ و ب منافذ الصمام. لا يوجد حجم زيت تحت الضغط.

مفهوم خاطئ آخر هو أن "الضغط هو مقاومة التدفق". سيكون من الأفضل أن نقول أن أ ستؤدي مقاومة التدفق إلى انخفاض الضغط. مشكلة أخرى هي أن الضغط مرتبط بالطاقة الداخلية للسائل. لا تضيف مقاومة التدفق طاقة ، لكنها ستشتت الطاقة على شكل حرارة. لا يزال هناك اعتقاد خاطئ واسع الانتشار مفاده أن المضخات تولد التدفق وليس الضغط. تقوم المضخات بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ، ثم إلى طاقة هيدروليكية. لكي يحصل السائل على طاقة ، يجب أن يكون تحت ضغط ، مع وجود طاقة كامنة بسبب الارتفاع أو السرعة. تضيف المضخة الطاقة إلى النفط بأي من الطرق الثلاث ، كما هو موضح في معادلة برنولي:

Hydraulic Cylinders

أين ص هو الضغط ،

ρ هي الكثافة ،

الخامس هي السرعة

ز هي التسارع بسبب الجاذبية ، و

ح هو الارتفاع.

كل المصطلحات الثلاثة تتضمن الطاقة. مصطلح السرعة والجاذبية لهما عنصر كثافة يجعلهما مصطلح كثافة الطاقة مباشرة. لا يزال الضغط يحتوي على وحدات من psi ، ولكن يمكن تحويلها إلى طاقة عن طريق الضرب في الحجم:

7 Ton Telescopic Cylinders

اضرب الآن في بوصة مكعبة:

Telescopic Trailer Cylinders

وحدة الجنيهات القوة-البوصة (lbF-in.) هي وحدات طاقة. يمكن أيضًا تحويل هذه الوحدات إلى BTU ، وهو أمر أقل إزعاجًا بالنسبة لنا.

السيطرة على الضغط

الضغط المطلق عادة غير معروف بالضبط. ما يمكن حسابه هو التغيير في الضغط. الصيغة الأساسية لحساب التغيير في الضغط هي:

Hydraulic Cylinders

أين Δص هو التغيير في الضغط ،

β هو معامل الحجم للزيت ،

Δالخامس هو التغير في حجم الزيت تحت الضغط ، و

الخامس هو حجم الزيت تحت الضغط.

لنفكر في مثال بسيط. افترض وجود أسطوانة أحادية القضيب بدون حجم ميت ، ومكبسها 10 بوصات من نهاية الغطاء. افترض أن معامل الحجم للزيت هو 200000 رطل لكل بوصة مربعة. ما مقدار زيادة الضغط إذا تم دفع المكبس بمقدار 0.001 بوصة (من 10.0 إلى 9.999 بوصة) باتجاه الطرف المغطى؟ الجواب هو أن الضغط سيزداد بمقدار 20.

إذا تحرك المكبس بمقدار 0.001 بوصة أخرى بالقرب من الغطاء النهائي ، فسوف يزيد الضغط بمقدار 20.002 رطل لكل بوصة مربعة أخرى - أي زيادة إجمالية قدرها 40.002 رطل لكل بوصة مربعة. هذا لأن حجم الزيت يكون أصغر عندما يتحرك المكبس من 9.999 بوصة إلى 9.998 بوصة من نهاية الغطاء. لاحظ أن الضغط سيزداد أكثر فأكثر مع كل 0.001 بوصة. حركة. من السهل حساب كيفية زيادة الضغط لأن المكبس يضغط الزيت باستخدام برنامج Excel. لاحظ أن الدقة ستزداد كلما أصبحت الخطوات أصغر. يمكن اشتقاق المعادلة الدقيقة باستخدام حساب التفاضل والتكامل.

الضغط لا يتغير في خطوات الأنظمة الحقيقية. تعتمد تغيرات الضغط على معدل تغير الحجم أو معدل التدفق داخل أو خارج حجم الزيت تحت الضغط. يمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة التفاضلية التالية:

7 Ton Telescopic Cylinders

حيث dp / dT هو معدل التغير في الضغط ،

س(ر) هو التدفق داخل أو خارج حجم الزيت المضغوط ، و

الخامس هو الحجم المضغوط للزيت. في هذا المثال لا يتغير الحجم.

من السهل رؤية معدل التدفق داخل أو خارج حجم الزيت المضغوط. افترض الآن أن تجويف الأسطوانة هو 4 بوصات ، والمكبس 10 بوصات من الطرف المغطى ، ومعدل التدفق إلى الحجم 0.1 بوصة.3/ ثانية.

Telescopic Trailer Cylinders

من الواضح أن الأمر يتطلب القليل جدًا من التدفق لزيادة الضغط بسرعة.

حساب القوة أبسط:

Telescopic Trailer Cylinders

أي 2 رطل من القوة لكل مللي ثانية. يتم ضرب معادلة معدل تغير الضغط في مساحة المكبس ، مما يلغي مصطلح المساحة في المقام.

عادةً ما يتم التحكم في الضغط أو القوة عندما لا تتحرك الأسطوانة وفي نفس الموضع في كل مرة. هذا هو الحال في معظم تطبيقات الصحافة. في بعض الأحيان ، يجب التحكم في الضغط أو القوة أثناء الحركة ، وهو وضع أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة ، يجب أن يساوي التدفق على جانب الدفع زيادة الحجم الناتجة عن المكبس المتحرك ، ويجب أن يكون التدفق الخارج على الجانب المقابل مساويًا لمعدل تناقص الحجم.

معادلة معدل تغير الضغط في الاسطوانة الهيدروليكية المتحركة هي:

7 Ton Telescopic Cylinders

في هذه المعادلة ، يتم حساب معدل ضغط التغيير على طرف غطاء الأسطوانة. إنها في الأساس نفس المعادلة مثل المعادلات السابقة ، ولكن تم توسيع البسط للنظر في حركة المكبس. عندما يمتد قضيب المكبس ، سينخفض ​​الضغط ما لم يكن تدفق الزيت مساويًا لمعدل التغير في الحجم. يزداد المقام أيضًا مع زيادة الموضع ، مما يؤدي إلى زيادة حجم نهاية الغطاء.

معدل التغيير على جانب قضيب المكبس مماثل. عندما تكون السرعة موجبة ، فإن الضغط على جانب القضيب سوف يميل إلى الزيادة ما لم يكن التدفق للخارج مساوياً لمعدل الحجم المتناقص بواسطة حركة المكبس:

Telescopic Trailer Cylinders

يجب التحكم في الضغط على جانبي المكبس عند التحكم في القوة. يتم قياس القوة باستخدام خلية تحميل أو باستخدام محولي ضغط على جانبي المكبس. إذا تم استخدام الطريقة الأخيرة ، يتم ضرب الضغط على طرف الغطاء في منطقة المكبس. يتم ضرب الضغط على طرف القضيب في منطقة المكبس مطروحًا منها مساحة القضيب ويتم طرحه من القوة على جانب الغطاء للحصول على القوة الكلية.


الحصول على آخر سعر؟ سنرد في أسرع وقت ممكن (خلال 12 ساعة)

سياسة خاصة