Controlul presiunii hidraulice

22-04-2021

Controlul presiunii hidraulice

Controlul presiunii se realizează în sistemele hidraulice prin măsurarea fluxului unui fluid în sau în afara unui volum constrâns. Supapele de siguranță și supapele de reducere a presiunii nu sunt regulatoare de presiune. Limitează sau reduc presiunea, dar nu controlează cu adevărat presiunea la valoarea dorită. Supapele de reducere a presiunii pot reduce presiunea doar și numai cu un raport stabilit. Presiunea de ieșire este limitată de presiunea de intrare. Supapele de siguranță limitează presiunea doar la o valoare setată. O altă limitare a acestor tipuri de dispozitive este că acestea folosesc arcuri și sunt doar dispozitive cu control proporțional. Nu au control al ratei sau abilitatea de a modifica diferite presiuni din mers.

Supapele PQ (controlul presiunii și debitului) pot regla fie presiunea, fie fluxul și uneori pot curge cu o limită de presiune. Aceste supape au de obicei microprocesoare sau procesoare digitale de semnal care au în interior un controler PID complet. Supapele PQ sunt potrivite pentru multe aplicații de control al presiunii în care nu este nevoie să schimbați rapid presiunea sau să controlați o presiune a sistemului care se schimbă rapid. Provocarea cu supapele PQ este că utilizează un senzor de presiune în care debitul este mare și turbulent.

De asemenea, atunci când uleiul curge la viteză mare, presiunea detectată va fi scăzută din cauza Efect Bernoulli. Presupunând că suma energiei cinetice, a energiei potențiale și a energiei interne a unui fluid în mișcare rămâne constantă, Efect Bernoulli afirmă că pe măsură ce viteza fluidului crește, presiunea statică a acestuia scade. Prin urmare, în aplicații dinamice, senzorii de presiune ar trebui montați acolo unde fluxul de fluid nu este rapid sau turbulent.

Unele regulatoare de mișcare hidraulice pot controla, de asemenea, presiunea, forța și poziția. Aceste controlere au avantajul diagnosticării, algoritmilor de control și capacitatea de a coordona mai multe supape simultan. Acest lucru este necesar pentru aplicații precum hidroformarea, unde presiunea uleiului se va schimba rapid atunci când este comprimată sau decomprimată chiar și puțin. În aceste tipuri de aplicații de control al presiunii necesită un răspuns rapid și capacitatea de a măsura uleiul în sau în afara unui volum de ulei comprimat. Să explorăm câteva exemple.

Este totul despre energie

Adăugarea fluidului la un volum fix crește presiunea, în timp ce lăsarea fluidului să scadă scade presiunea. Există o concepție greșită că presiunea este controlată de curba de creștere a presiunii a supapei. Acest lucru este valabil doar într-o aplicație de testare, unde senzorii de presiune sunt conectați direct la A și B orificiile supapei. Nu există volum de ulei sub compresie.

O altă concepție greșită este că „presiunea este rezistența la curgere”. Ar fi mai bine să spunem că a rezistența la curgere va provoca o scădere a presiunii. O altă problemă este că presiunea este legată de energia internă a fluidului. O rezistență la curgere nu adaugă energie, dar va disipa energia sub formă de căldură. O altă concepție greșită pe scară largă este că pompele generează debit, nu presiune. Pompele transformă energia electrică în energie mecanică, apoi în energie hidraulică. Pentru ca un fluid să aibă energie, acesta trebuie să fie sub presiune, cu energie potențială datorată fie elevării, fie vitezei. O pompă adaugă energie petrolului în oricare dintre cele trei moduri, așa cum este descris de ecuația lui Bernoulli:

Hydraulic Cylinders

Unde P este presiunea,

ρ este densitatea,

v este viteza,

g este accelerația datorată gravitației și

h este înălțimea.

Toți cei trei termeni implică energie. Termenul de viteză și gravitație au un element de densitate care le face direct un termen de densitate a energiei. Presiunea are încă unități de psi, dar aceasta poate fi convertită în energie înmulțind cu un volum:

7 Ton Telescopic Cylinders

Acum înmulțiți cu un centimetru cub:

Telescopic Trailer Cylinders

Unitatea de lire forță-inch (lbf-in.) sunt unități de energie. Aceste unități pot fi, de asemenea, convertite în BTU, ceea ce este mai puțin incomod pentru noi.

Controlul presiunii

Presiunea absolută nu este de obicei cunoscută exact. Ce se poate calcula este schimbarea presiunii. Formula de bază pentru calcularea unei modificări de presiune este:

Hydraulic Cylinders

unde ΔP este schimbarea presiunii,

β este modulul vrac al uleiului,

ΔV este modificarea volumului de ulei sub compresie și

V este volumul de ulei sub compresie.

Să luăm în considerare un exemplu simplu. Presupuneți un cilindru cu o tijă fără volum mort, iar pistonul său este la 10 inchi de capătul capacului. Să presupunem că modulul în vrac al uleiului este de 200.000 psi. Cât de mult va crește presiunea dacă pistonul este împins cu 0,001 in (de la 10,0 la 9,999 in) spre capătul cu capace? Răspunsul este că presiunea va crește cu 20.

Dacă pistonul se deplasează cu încă 0,001 in mai aproape de capacul final, presiunea va crește încă 20,002 psi - o creștere totală de 40,002 psi. Acest lucru se datorează faptului că volumul de ulei este mai mic atunci când pistonul este mutat de la 9.999 in la 9.998 in de la capătul capacului. Observați că presiunea va crește din ce în ce mai mult cu fiecare incremental de 0,001-in. circulaţie. Este ușor să calculați modul în care presiunea va crește pe măsură ce pistonul comprimă uleiul folosind Excel. Rețineți că precizia va crește pe măsură ce pașii devin mai mici. Ecuația exactă poate fi derivată folosind calculul.

Presiunea nu se schimbă în etape în sistemele reale. Modificările de presiune depind de rata de schimbare a volumului sau de debitul în sau din volumul de ulei sub compresie. Acest lucru poate fi exprimat prin următoarea ecuație diferențială:

7 Ton Telescopic Cylinders

unde dp / dT este rata de schimbare a presiunii,

Î(t) este debitul în sau din volumul de ulei comprimat și

V este volumul de ulei comprimat. În acest exemplu, volumul nu se modifică.

Este ușor de văzut viteza de curgere în sau din volumul de ulei comprimat. Acum presupuneți că alezajul cilindrului este de 4 inci, pistonul este de 10 inci de la capătul capac și rata de curgere în volum este de 0,1 inci.3/ sec.

Telescopic Trailer Cylinders

În mod clar, este nevoie de un flux foarte mic pentru a crește rapid presiunea.

Calculul forței este și mai simplu:

Telescopic Trailer Cylinders

Adică 2 lb de forță pe milisecundă. Ecuația pentru rata de schimbare a presiunii este înmulțită cu aria pistonului, care anulează termenul pentru zona din numitor.

Presiunea sau forța sunt controlate în mod normal atunci când cilindrul nu se mișcă și de fiecare dată în aceeași poziție. Acesta este cazul în majoritatea aplicațiilor de presă. Uneori, presiunea sau forța trebuie controlate atunci când vă deplasați, ceea ce este o situație mai complicată. În acest caz, debitul pe partea de împingere trebuie să fie egal cu creșterea volumului creat de pistonul în mișcare, iar debitul pe partea opusă trebuie să fie egal cu viteza la care volumul scade.

Ecuația pentru rata de schimbare a presiunii într-un cilindru hidraulic în mișcare este:

7 Ton Telescopic Cylinders

În această ecuație, se calculează rata de schimbare a presiunii la capătul cilindrului. Este practic aceeași ecuație ca și precedentele, dar numerotatorul a fost extins pentru a lua în considerare mișcarea pistonului. Pe măsură ce tija pistonului se extinde, presiunea va scădea, cu excepția cazului în care debitul de ulei este egal cu modificarea volumului de viteză. Numitorul devine, de asemenea, mai mare pe măsură ce poziția crește, rezultând creșterea volumului cap-end.

Rata de schimbare pe partea tijei pistonului este similară. Când viteza este pozitivă, presiunea pe partea tijei va tinde să crească, cu excepția cazului în care debitul afară este egal cu rata de volum scăzută de mișcarea pistonului:

Telescopic Trailer Cylinders

Presiunea pe ambele părți ale pistonului trebuie controlată la controlul forței. Forța este măsurată folosind o celulă de încărcare sau folosind doi traductori de presiune de fiecare parte a pistonului. Dacă se folosește ultima metodă, presiunea pe capătul capacului este înmulțită cu aria pistonului. Presiunea pe capătul tijei este înmulțită cu aria pistonului minus suprafața tijei și scăzută din forța din partea capacului pentru a obține forța netă.


Obțineți cel mai recent preț? Vom răspunde cât mai curând posibil (în maxim 12 ore)

Politica de Confidențialitate