Kontroll av hydrauliskt tryck

22-04-2021

Kontroll av hydrauliskt tryck

Tryckreglering uppnås i hydrauliska system genom att mäta vätskeflödet in i eller ut ur en begränsad volym. Avlastningsventiler och tryckreducerande ventiler är inte tryckregulatorer. De begränsar eller minskar trycket, men de styr inte riktigt trycket till önskat värde. Tryckreducerande ventiler kan bara minska trycket, och endast med ett inställt förhållande. Utgångstrycket begränsas av ingångstrycket. Avlastningsventiler begränsar endast trycket till ett inställt värde. En annan begränsning av dessa typer av enheter är att de använder fjädrar och endast är proportionella styrenheter. De har ingen hastighetskontroll eller förmåga att ändra olika tryck i farten.

PQ (tryck- och flödeskontrollventiler) kan reglera antingen tryck eller flöde och ibland flöda med en tryckgräns. Dessa ventiler har vanligtvis mikroprocessorer eller digitala signalprocessorer som har en fullständig PID-kontroller inuti. PQ-ventiler är lämpliga för många tryckregleringsapplikationer där det inte finns något behov av att ändra trycket snabbt eller att reglera ett snabbt föränderligt systemtryck. Utmaningen med PQ-ventiler är att de använder en trycksensor där flödet är högt och turbulent.

När olja flyter med hög hastighet kommer det avkända trycket att vara lågt på grund av Bernoulli-effekt. Om vi ​​antar att summan av kinetisk energi, potentiell energi och inre energi hos en rörlig vätska förblir konstant, Bernoulli-effekt säger att när vätskans hastighet ökar minskar dess statiska tryck. Därför bör trycksensorer i dynamiska applikationer monteras där vätskeflödet inte är snabbt eller turbulent.

Vissa hydrauliska rörelsestyrare kan också styra tryck, kraft och position. Dessa styrenheter har fördelen med diagnostik, kontrollalgoritmer och förmågan att samordna många ventiler samtidigt. Detta är nödvändigt för applikationer som hydroformning, där oljetrycket ändras snabbt när det komprimeras eller dekomprimeras till och med lite. I dessa typer av tryckregleringsapplikationer krävs snabb respons och förmågan att mäta olja in eller ut ur en komprimerad volym olja. Låt oss utforska några exempel.

Det handlar om energi

Tillsättning av vätska till en fast volym ökar trycket, medan utsläpp av vätska minskar trycket. Det finns en missuppfattning att trycket styrs av ventilens tryckförstärkningskurva. Detta gäller endast i en testapplikation där trycksensorer är anslutna direkt till A och B ventilens portar. Det finns ingen volym olja under kompression.

En annan missuppfattning är att "tryck är motstånd mot flöde". Det vore bättre att säga att a flödesmotstånd orsakar tryckfall. Ännu ett problem är att trycket är relaterat till vätskans inre energi. Ett flödesmotstånd tillför inte energi, men det kommer att sprida energi i form av värme. Ytterligare en annan allmänt missuppfattning är att pumpar genererar flöde, inte tryck. Pumpar omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi, sedan till hydraulisk energi. För att en vätska ska ha energi måste den vara under tryck, med potentiell energi på grund av antingen höjd eller hastighet. En pump tillför energi till olja på något av de tre sätten, som beskrivs av Bernoullis ekvation:

Hydraulic Cylinders

var P är trycket,

ρ är densiteten,

v är hastigheten,

g är accelerationen på grund av tyngdkraften, och

h är höjden.

Alla tre termerna involverar energi. Hastighets- och tyngdkraftsbegreppet har ett densitetselement som gör dem direkt till en energitäthetsterm. Trycket har fortfarande psi-enheter, men detta kan omvandlas till energi genom att multiplicera med en volym:

7 Ton Telescopic Cylinders

Multiplicera nu med en kubikcentimeter:

Telescopic Trailer Cylinders

Enheten pund kraft-tum (lb.f-in.) är enheter av energi. Dessa enheter kan också konverteras till BTU, vilket är mindre besvärligt för oss.

Kontrollerande tryck

Absolut tryck är vanligtvis inte känt exakt. Vad som kan beräknas är tryckförändring. Grundformeln för beräkning av en tryckförändring är:

Hydraulic Cylinders

där ΔP är tryckförändringen,

β är oljans bulkmodul,

ΔV är förändringen i volymen olja under kompression, och

V är volymen olja under kompression.

Låt oss överväga ett enkelt exempel. Anta en enstångscylinder utan död volym, och dess kolv är 10 tum från lockänden. Antag att oljemassan är 200 000 psi. Hur mycket kommer trycket att öka om kolven trycks en 0,001 tum (från 10,0 till 9,999 tum) mot den täckta änden? Svaret är att trycket kommer att öka med 20.

Om kolven rör sig ytterligare 0,001 tum närmare ändkåpan ökar trycket ytterligare 20,002 psi - en total ökning med 40,002 psi. Detta beror på att volymen olja är mindre när kolven flyttas från 9999 tum till 9998 tum från lockänden. Lägg märke till att trycket kommer att öka mer och mer för varje stegvis 0,001 tum. rörelse. Det är lätt att beräkna hur trycket kommer att öka när kolven komprimerar oljan med Excel. Observera att noggrannheten ökar när stegen blir mindre. Den exakta ekvationen kan härledas med hjälp av kalkyl.

Trycket förändras inte stegvis i riktiga system. Tryckförändringar beror på volymförändringshastigheten eller flödeshastigheten in i eller ut ur volymen olja under kompression. Detta kan uttryckas med följande differentialekvation:

7 Ton Telescopic Cylinders

där dp / dT är tryckförändringshastigheten,

F(t) är flödet in i eller ut ur den komprimerade volymen olja och

V är den komprimerade volymen olja. I det här exemplet ändras inte volymen.

Det är lätt att se flödeshastigheten in i eller ut ur den komprimerade volymen olja. Antag nu att cylinderhålet är 4 tum, kolven är 10 tum från den avskärmade änden och flödeshastigheten in i volymen är 0,1 tum.3/ sek.

Telescopic Trailer Cylinders

Uppenbarligen tar det väldigt lite flöde för att snabbt öka trycket.

Kraftberäkningen är ännu enklare:

Telescopic Trailer Cylinders

Det vill säga 2 lb kraft per millisekund. Ekvationen för tryckförändringshastigheten multipliceras med kolvytan, vilket avbryter termen för området i nämnaren.

Trycket eller kraften regleras normalt när cylindern inte rör sig och i samma läge varje gång. Detta är fallet i de flesta pressapplikationer. Ibland måste tryck eller kraft kontrolleras när man rör sig, vilket är en mer komplicerad situation. I detta fall måste flödet på den trycksidan vara lika med volymökningen som skapas av den rörliga kolven och flödet ut på den motsatta sidan måste vara lika med den hastighet med vilken volymen minskar.

Ekvationen för tryckförändringshastigheten i en rörlig hydraulcylinder är:

7 Ton Telescopic Cylinders

I denna ekvation beräknas förändringshastigheten på cylinderns lockänd. Det är i princip samma ekvation som de tidigare, men täljaren har utökats för att ta hänsyn till kolvens rörelse. När kolvstången sträcker sig kommer trycket att sjunka såvida inte oljeflöde är lika med volymförändringen. Nämnaren blir också större när positionen ökar, vilket resulterar i en ökning av volymhöjningen.

Förändringshastigheten på kolvens stångsida är densamma. När hastigheten är positiv tenderar trycket på stångsidan att öka om inte utflödet är lika med volymhastigheten minskad av kolvens rörelse:

Telescopic Trailer Cylinders

Trycket på kolvens båda sidor måste kontrolleras vid styrning av kraften. Kraften mäts med hjälp av en lastcell eller med två tryckgivare på vardera sidan om kolven. Om den senare metoden används multipliceras trycket på lockänden med kolvområdet. Trycket på stångänden multipliceras med kolvytan minus stångarean och subtraheras från kraften på kapsidan för att få nettokraften.


Få det senaste priset? Vi svarar så snart som möjligt (inom 12 timmar)

Integritetspolicy