El diseño de circuitos hidráulicos de prensas hidráulicas

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En moderno maquinaria, Los sistemas de accionamiento hidráulico utilizados se componen de muchos circuitos hidráulicos básicos. El llamado circuito básico está compuesto por los componentes hidráulicos relevantes, que se utilizan para completar una función específica del circuito de aceite típico. Dominar su principio de función, composición y características, de acuerdo con el rendimiento de la máquina, los requisitos y las condiciones de trabajo, la elección correcta y razonable de estos circuitos, para formar el sistema hidráulico completo.

Diseño del circuito de control de presión

Los circuitos de control de presión son circuitos hidráulicos que utilizan válvulas de control de presión para controlar la presión total o parcial del sistema. El circuito de presión de control de la válvula de presión se puede usar para lograr estabilización de presión, reducción de presión, aumento de presión y control de presión de múltiples etapas para cumplir con los requisitos de fuerza y par del elemento de accionamiento en los requisitos. Los componentes estándar de las válvulas de presión son válvulas de alivio, válvulas reductoras de presión, válvulas de secuencia, así como válvulas de retención en paralelo con la combinación de válvulas reductoras de presión de una vía y válvulas de secuencia de una vía.

 Circuitos reguladores de presión

Pregunta 1: Selección del método de regulación de la presión

primeramente, Circuitos limitadores de presión

Se utiliza preferiblemente una válvula de alivio para limitar la presión máxima en los circuitos hidráulicos. La figura 1-1 muestra un circuito común para maquinaria de procesamiento a presión. La válvula de alivio bajo 1 se utiliza para evitar que el pistón caiga por su propio peso cuando el pistón del cilindro se eleva (no funciona) hasta el final. Esto ahorra consumo de energía y evita el calentamiento del aceite de la válvula de alivio.  

En segundo lugar, circuito de control remoto de presión

Como se muestra en la Figura 1-2, cuando la válvula solenoide de tres vías está desmagnetizada, la presión del circuito se establece en 10 MPa para la válvula de alivio principal: cuando la válvula solenoide de tres vías está excitada, el pozo pasa a través de la válvula de cuatro vías. , y la presión se establece en 10 MPa para la válvula de alivio principal. La válvula está excitada, el pozo a través de la válvula solenoide de cuatro vías para cambiar la válvula principal y el control remoto con la válvula de alivio a o b, puede hacer la conversión de presión del circuito principal a 7 MPa o 5 MPa. La capacidad de cada válvula, además de la válvula principal, que no sea la válvula de flujo pequeño.

En tercer lugar, Circuito hidráulico regulador de presión de dos etapas

En la Figura 1-3, cuando el pistón del cilindro sube, baja y el pistón permanece en la posición más alta, la presión del circuito de aceite es P2 = 5MPa (descarga de la bomba de alta presión del registro izquierdo). Sin embargo, cuando el pistón llega al fondo, la carga aumenta y entra en juego el relé de presión, manipulando la electroválvula de tres vías para que P1 = 10MPa, entre aceite a alta presión en el circuito.

En cuarto lugar, circuito regulador de presión para bombas compuestas.

En el diseño, la capacidad de la bomba debe ser compatible con los requisitos de la obra y romper menos el calor inútil generado a bajas velocidades de accionamiento. Figura 1-4 El circuito está controlado eléctricamente y puede funcionar a varios caudales y presiones de aceite según sea necesario para mantener la máxima eficiencia del circuito, con las ventajas que ofrecen las bombas variables de compensación de presión. La válvula de inversión electrohidráulica en el circuito se opera desde el puerto de control remoto de la válvula de alivio, evitando los choques causados por el cambio entre las válvulas de inversión principales.

Pregunta 2: Ajuste del parámetro de presiónt

Primeramente, Presión de ajuste incorrecta de la válvula de alivio

La presión de ajuste de la válvula de alivio no es adecuada, lo que hace que el cilindro hidráulico no se mueva a la velocidad requerida. El circuito de la Figura 1-5 requiere un movimiento plano al levantarlo. Total, el rango de ajuste de velocidad es grande, el pistón puede detenerse en cualquier posición, pero en funcionamiento, ajuste la velocidad de subida del polipasto, de una manera muy aproximada con la velocidad no cambia, solo en la apertura de la válvula de mariposa a muy pequeña, cambio de velocidad de subida , no puede alcanzar los requisitos de rendimiento adecuados. Esta es la razón por la que la presión de la válvula de alivio se ajusta a un nivel alto. El ajuste de presión de la válvula de alivio debe ser que la presión de trabajo de la bomba hidráulica sea exactamente igual a la presión de carga del cilindro hidráulico y bombee todo el flujo a través de la válvula de mariposa cuando la presión requerida caiga.

En segundo lugar, Parámetros de ajuste de presión incorrectos

Los parámetros de ajuste de presión incorrectos conducen a una temperatura alta del aceite en el sistema de suministro de la bomba de presión constante. Como se muestra en la Figura 1-6 en el circuito hidráulico de la bomba de presión constante, debido a parámetros de ajuste de presión incorrectos, lo que resulta en una temperatura alta del aceite durante el funcionamiento del sistema. La razón del problema anterior es que la presión del sistema Pr establecida por la válvula de presión 1 es menor que la presión Pt establecida por el resorte regulador de la válvula 2, de modo que la bomba de presión constante siempre funciona bajo el desplazamiento máximo, el exceso de flujo a presión Pr se desborda de nuevo al tanque, y todo se transforma en calor para que la temperatura del sistema suba, por lo tanto, la válvula 1 para el uso de válvulas de seguridad, la presión se ajustará a la presión más alta que el sistema requirió 0.5 ~ 1MPa. El problema anterior se puede resolver.

En tercer lugar, Ejemplo de fallo de ajuste de parámetros de presión

En la Figura 1-7 circuito hidráulico de control de presión de la bomba cuantitativa, la bomba hidráulica es una bomba cuantitativa, la válvula de inversión de cuatro vías de tres vías en posición puede ser de tipo Y. Por lo tanto, cuando el cilindro hidráulico deja de funcionar, el sistema no se descarga, la bomba hidráulica emite aceite a presión por el desbordamiento de la válvula de alivio de regreso al tanque. La válvula de alivio en el sistema es una válvula de alivio operada por piloto tipo YF, la estructura de esta válvula de alivio es de tipo concéntrico de tres etapas.

Problemas: El sistema en la válvula de inversión en la posición media, ajusta la presión de la válvula de alivio encontrada, cuando el valor de presión es 10 MPa por debajo, la válvula de alivio funciona normalmente; cuando la presión se ajusta a un valor superior a 10MPa cualquier valor de presión, el sistema emite un sonido chirriante como un silbido, en este momento, se puede ver el puntero del manómetro con una vibración violenta. Después de la prueba, se encontró que el ruido provenía de la válvula de alivio.

Análisis de problemas de circuitos hidráulicos: en la válvula de alivio de alta presión coaxial de tres etapas, el carrete principal y el cuerpo de la válvula, la tapa de la válvula hay dos ajustes deslizantes, si el cuerpo de la válvula y el conjunto de la tapa de la válvula después de la concentricidad del orificio más allá del diseño requisitos, el carrete principal no se puede mover de manera flexible, sino que se adhiere a un lado del orificio para realizar el movimiento anormal. Cuando la presión se ajusta a un cierto valor, es probable que provoque la vibración del carrete principal. Esta vibración no es el carrete principal en el movimiento de trabajo de la vibración convencional, pero el carrete principal está atascado en una posición determinada (en este momento porque el carrete principal soporta la fuerza de sujeción hidráulica) y es provocado por vibraciones de alta frecuencia. Esta vibración de alta frecuencia provocará una fuerte vibración del resorte, especialmente la bala reguladora de presión y resonancia de ruido.

Además, debido a que el aceite de alta presión no fluye a través del puerto de desbordamiento normal, sino a través del puerto de desbordamiento atascado y el canal de drenaje interno de regreso al tanque, este flujo de aceite de alta presión emitirá un ruido de fluido de alta frecuencia. Esta vibración y ruido son excitados por las condiciones operativas específicas del sistema, por lo que no chirría a presiones inferiores a 10 MPa.

Solución

La precisión de fabricación de la válvula de alivio tipo YF es relativamente alta. La concentricidad de la superficie circular interior y exterior de la pieza de conexión entre la tapa de rodaje y el cuerpo de la válvula y la concentricidad de la superficie circular exterior de los tres hombros del carrete principal deben estar dentro del rango especificado. Además, el orificio de amortiguación del carrete principal tiene un efecto de amortiguación limitado cuando el carrete principal está vibrando. Cuando la viscosidad del aceite de trabajo es baja o la temperatura es demasiado alta, el efecto de amortiguación se reducirá en consecuencia, por lo tanto, la elección de la viscosidad adecuada del aceite y el aumento de temperatura del sistema de control es demasiado alto también conduce a la reducción de vibraciones y ruido. .

En cuarto lugar, problema de falla de ajuste del parámetro de presión

• La presión no se puede ajustar. La razón principal es que el resorte regulador de presión de la válvula de alivio es demasiado blando, está mal instalado o se omite; Válvula de alivio de tipo piloto obstrucción del orificio de amortiguación de la válvula principal, válvula deslizante en el extremo inferior de la presión del aceite, para superar la presión del líquido de la cavidad superior y la fuerza del resorte de la válvula principal, de modo que la válvula principal se movió hacia arriba, el resorte regulador perdió el control de la válvula principal, por lo que la válvula principal en la presión más baja para abrir el desbordamiento del aliviadero; el carrete y el asiento de la válvula no están cerrados, la fuga es grave; El carrete es una rebaba u otra suciedad atascada en la posición abierta.
• La presión es demasiado alta y no se puede ajustar. La razón principal es que el carrete tiene rebabas o suciedad atascada en la posición cerrada, la válvula principal no se puede abrir; instalación, la entrada de la válvula y la conexión de salida incorrecta, no hay presión de aceite para empujar el carrete para moverse, por lo que el carrete no se puede abrir; válvula piloto antes del bloqueo del orificio de amortiguación, lo que hace que la válvula principal no se pueda abrir.
• La oscilación de presión es grande. La razón principal es que hay aire mezclado en el aceite; mal contacto entre el carrete y el asiento de la válvula; el diámetro del orificio de amortiguación es demasiado grande y el efecto de amortiguación es débil. El papel amortiguador es débil; resonancia; carrete en el movimiento del cuerpo de la válvula no es flexible. Para los problemas anteriores, pueden estar en el diseño del circuito, selección de componentes, parámetros de componentes y ajuste del sistema, instalación de tuberías, uso de aceite hidráulico, etc. Los problemas mencionados anteriormente se pueden tratar en términos de diseño de circuito, selección de componentes, parámetros y ajuste del sistema, instalación de tuberías, uso de aceite hidráulico y otras mejoras específicas.

Pregunta 3: Cierre de salida de una bomba hidráulica

La Figura 1-8 (a) muestra un circuito de regulación que cambia la presión del sistema entre las dos presiones reguladas por la válvula de alivio 1 y la válvula de alivio 2. La presión del sistema es regulada por la válvula de alivio 1 cuando la válvula de inversión 3 está en la posición izquierda, por válvula de alivio 2 en la posición correcta y descarga el sistema en la posición neutra. El sistema. Después de un período de uso, se produjo un accidente con la rotura de una manguera. Se analizó el accidente y se descubrió que se debía a un diseño del sistema poco razonable. La válvula inversora 3 en el proceso de cambio de presión debe pasar por un proceso corto de cierre completo de la válvula, en este proceso, debido a la salida de aceite de la bomba, no hay forma de hacer que la presión del sistema aumente repentinamente, choque de presión repetido para hacer que la válvula hidráulica estallido de fatiga de la manguera.

Solución

Una solución se muestra en la Figura 1-8 (b).

Este ejemplo ilustra: incluso un cierre de salida muy corto, pero también al sistema hidráulico causará una gran cantidad de choque de presión, si el sistema no tiene una manguera, un tiempo prolongado, inevitablemente provocará daños en la bomba hidráulica.

Pregunta 4: Interferencia entre válvulas de presión

En primer lugar, sistema hidráulico de dos bombas

En el sistema hidráulico que se muestra en la Figura 1-9, las bombas hidráulicas 1 y 2 suministran aceite a presión a los cilindros hidráulicos 7 y 8 respectivamente, y las válvulas de inversión 5 y 6 son válvulas de inversión de solenoide tipo Y de tres vías y cuatro vías.

Problemas: Cuando se arranca la bomba hidráulica y el sistema comienza a funcionar, la presión en las válvulas de alivio 3 y 4 es inestable y vibra, haciendo ruido.

La prueba mostró que cuando solo funcionaba una válvula de alivio, su presión regulada era estable y no había vibraciones ni ruidos evidentes. Cuando dos válvulas de alivio funcionan al mismo tiempo, ocurren las fallas anteriores.

Desde el sistema hidráulico, se puede ver que las dos válvulas de alivio no tienen otra conexión que una línea de retorno común. Obviamente, la falla es causada por esta línea de retorno común. Desde la estructura del rendimiento de la válvula de alivio se puede ver, el canal de aceite de control de la válvula de alivio para el drenaje interno, es decir, la válvula de alivio antes de la presión de aceite en la válvula, a través del orificio de amortiguación fluye hacia la cavidad de capacidad de control cuando la presión sube, la acción sobre la válvula.

Cuando la presión aumenta y la presión hidráulica en la válvula supera el resorte regulador, abra el puerto de la válvula cónica para bajar la presión, el aceite fluye hacia la cavidad de retorno de la válvula de alivio a través del orificio del cuerpo de la válvula y el aceite se desborda de la tubería principal. El puerto de la válvula converge y fluye de regreso al tanque a través de la tubería de retorno, el mismo flujo, por lo que en la tubería de retorno de la válvula de alivio, el estado de flujo del aceite afecta directamente la presión reguladora de la válvula de alivio.

Choque de presión, contrapresión y otras fluctuaciones de fluido directamente en la válvula cónica de la válvula piloto, por lo que la presión en la cavidad de control también aumentó, y hay choques y fluctuaciones, lo que resulta en un ajuste de presión inestable de la válvula de alivio, fácil de provocar vibración y ruido.

Solución

Devuelva las dos válvulas de alivio al tanque de aceite por separado para evitar interferencias mutuas. Si debido a algunos factores, debe combinarse de nuevo al tanque, debe combinarse después de que la tubería de retorno sea más gruesa y las dos válvulas de alivio se cambien al tipo de fuga externa, es decir, después de la boca de la válvula cónica del aceite y la válvula principal de regreso a la cámara de aceite está separada, la conexión separada de regreso al tanque en la válvula de alivio de tipo de fuga externa.

En segundo lugar, sistema hidráulico de la mesa elevadora

Como se muestra en la Figura 1-10 circuito, cada circuito actúa por separado, los dos circuitos corresponden a las mismas especificaciones de componentes hidráulicos, el mismo diámetro de tubería.

Problemas: cuando dos bombas hidráulicas comienzan a funcionar al mismo tiempo, las válvulas de alivio 3 y 4 para ajustar las fluctuaciones de presión, y la vibración y el ruido.

La prueba muestra que cuando una bomba inicia una operación de un solo cilindro, la presión ajustada por la válvula de alivio es estable y no hay vibración ni ruido obvios, y cuando dos bombas arrancan al mismo tiempo, es decir, funcionan dos válvulas de alivio. al mismo tiempo, se produce el fallo mencionado anteriormente.

Como puede verse en la Figura 1-10, las dos válvulas de alivio comparten una tubería de retorno común y no hay otra conexión. Evidentemente, la culpa está en esta tubería común. Si la tubería de retorno total todavía se diseña de acuerdo con el diámetro del circuito separado, es inevitable que la contrapresión del puerto de retorno de la válvula de alivio aumente cuando las dos bombas reciben aceite al mismo tiempo.

La contrapresión en el puerto de retorno de la válvula de alivio aumentará cuando las dos bombas se suministren simultáneamente. Se puede ver que cuando las dos bombas funcionan al mismo tiempo, el estado de flujo laminar, la línea de retorno total a lo largo de la pérdida de resistencia aumentó en 1 vez; estado de flujo turbulento, aumentado en 3 veces, es decir, la contrapresión de la válvula de alivio aumentó en 1 o 3 veces.

Desde la estructura de la válvula de alivio y se puede ver el principio de funcionamiento, controlan el aceite a través del carrete principal en el orificio de amortiguación hacia la cavidad de control, cuando la presión aumenta para superar la válvula piloto que regula la fuerza del resorte, el aceite a presión abre el puerto de la válvula piloto , el flujo de aceite a través de la reducción de presión del puerto de la válvula, a través del conducto de drenaje del cuerpo de la válvula.

El aceite fluirá hacia la cavidad de retorno de aceite de la válvula de alivio, y el aceite que se desborde del puerto de la válvula principal se fusionará y fluirá de regreso al tanque de aceite a través del tubo de retorno de aceite. El mismo flujo de regreso al tanque. Por lo tanto, el estado de flujo del flujo de aceite en la línea de retorno de la válvula de alivio afecta directamente la presión de ajuste de la válvula de alivio. Cuando las dos bombas funcionan al mismo tiempo, las dos válvulas de alivio comparten la misma línea de retorno, la interacción de las dos corrientes de flujo de aceite, es fácil producir fluctuaciones de presión, mientras que la válvula de alivio devuelve la contrapresión del puerto cambia significativamente, en el Dos causas de interferencia mutua, la cavidad de la capacidad de control de la válvula de alivio en la presión del aceite también cambia, conducirá a un ajuste de presión inestable de la válvula de alivio, y acompañado de vibración y ruido.

Para eliminar la falla mencionada anteriormente, las dos válvulas de alivio se pueden aumentar el diámetro de la tubería de retorno total, y las dos válvulas de alivio se reemplazan por el tipo de fuga externa, es decir, el flujo de aceite a través del orificio de la válvula piloto por otra tubería con fugas fluye de regreso al tanque, o las dos válvulas de alivio estarán equipadas con su propia tubería de retorno, para evitar que las dos válvulas de alivio puedan equiparse con sus propias líneas de retorno para evitar interferencias mutuas

En tercer lugar, problema de resonancia de la válvula de alivio múltiple

En el sistema hidráulico que se muestra en la Figura 1-11 (a), la bomba 1 y la bomba 2 tienen la misma especificación de la bomba cuantitativa, mientras que suministran aceite hidráulico al sistema, la válvula de inversión de tres vías y cuatro vías 7 en posición puede ser Y tipo, la válvula de alivio 3 y 4 también tiene la misma especificación, instalada respectivamente en el aceite del puerto de salida de la bomba 1 y de la bomba 2.

Las válvulas de alivio 3 y 4 son del mismo tamaño y están instaladas en los puertos de salida de la bomba 1 y la bomba 2 respectivamente, para un alivio de presión constante. El ajuste de presión de la válvula de alivio es de 14 MPa, y cuando se inicia el sistema, el sistema emite un silbido como una sirena. El sistema emite un pitido al iniciar la operación.

Después de la puesta en servicio, el ruido provenía de la válvula de alivio y se encontró que cuando solo funcionaba un lado de la bomba y la válvula de alivio, el ruido desaparecía, y cuando ambos lados de la bomba funcionaban al mismo tiempo, un silbido. Se puede ver que la razón del ruido es que las dos válvulas de alivio resuenan bajo la acción del fluido.Según el principio de funcionamiento de la válvula de alivio, se puede ver que la válvula de alivio funciona bajo la acción mutua de la presión del líquido. y fuerza de resorte, por lo que es muy fácil provocar vibraciones y ruidos. Una vez que la presión de aceite en la salida y el puerto de control de la válvula de alivio fluctúa, es decir, ocurre un choque hidráulico, el carrete principal de la válvula de alivio, la válvula cónica y su resorte de interacción vibrarán, y el grado de vibración y su estado variarán. con el impacto de la presión del fluido y las condiciones fluctuantes. Por lo tanto, cuanto más estable sea el flujo de aceite asociado con la válvula de alivio, más estable podrá funcionar la válvula de alivio, y viceversa.

En el sistema anterior, la bomba doble emite aceite a presión a través de la válvula de retención después de que ocurren el flujo combinado, el impacto del fluido y las fluctuaciones, lo que provoca la oscilación de la válvula de retención, lo que conduce a la inestabilidad del aceite de presión de salida de la bomba hidráulica. Y debido a que el aceite de presión de salida de la bomba está pulsando originalmente, el aceite de presión de salida de la bomba fluctuará fuertemente y provocará la vibración de la válvula de alivio. Y debido a que la frecuencia inherente de las dos válvulas de alivio es la misma, provoca la resonancia de la válvula de alivio y emite un ruido anormal.

Método de exclusións

• Las válvulas de alivio 3 y 4 serán reemplazadas por una válvula de alivio de gran capacidad, colocada en la unión de la bomba doble, de modo que aunque la válvula de alivio también vibre, pero no demasiado fuerte porque la resonancia de las condiciones excluidas.
• Las dos válvulas de alivio se ajustarán a una presión de aproximadamente 1 MPa escalonada, pero también para evitar la resonancia. En este momento, si la presión de trabajo del cilindro hidráulico está entre 13MPa y 14MPa, el valor de ajuste de la válvula de alivio debe aumentarse respectivamente, de modo que la presión de ajuste mínima cumpla con los requisitos de trabajo del cilindro hidráulico y la diferencia de presión de Aún debe mantenerse 1MPa.
• Cambie el circuito anterior a la forma de la Figura 1-11 (b), es decir, los puertos de control remoto de las dos válvulas de alivio están conectados a un regulador remoto 11, la presión de ajuste del sistema está determinada por el regulador, hay sin relación directa con la válvula piloto de la válvula de alivio, pero para asegurar que el valor de presión de ajuste del resorte regulador de la válvula piloto debe ser mayor que la presión máxima de ajuste del regulador.

• Esto se debe a que el rango de presión de ajuste del regulador remoto debe ser menor que la presión de ajuste de la válvula piloto de la válvula de alivio para que el regulador remoto funcione con eficacia; de lo contrario, el regulador remoto no funcionará.