شیر کنترل جهت شیر برقی هیدرولیک در مقابل شیر دستی: اتوماسیون کامل و مقایسه عملکرد

برای طراحان سیستم های هیدرولیک، سازندگان تجهیزات و متخصصان تامین منابع صادرات، انتخاب شیر کنترل جهت صحیح مستقیماً بر قابلیت اتوماسیون ماشین، ایمنی اپراتور و پاسخگویی سیستم تأثیر می گذارد. دریچه های دستی سادگی و کنترل مستقیم لمسی را ارائه می دهند، اما نیاز به حضور اپراتور در محل دریچه دارند و نمی توانند در سیستم های کنترل خودکار ادغام شوند. شیرهای کنترل جهت هدایت برقی هیدرولیک سیگنال‌های الکتریکی را به حرکت قرقره مکانیکی تبدیل می‌کند، امکان عملیات از راه دور، یکپارچه‌سازی کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی، و زمان‌های پاسخ سریع که دریچه‌های دستی نمی‌توانند مطابقت داشته باشند. درک تفاوت بین این انواع شیر به خریداران کمک می کند تا راه حل بهینه را برای کاربردهای مختلف از ماشین آلات کشاورزی خودکار گرفته تا خطوط تولید صنعتی انتخاب کنند.

شیرهای دستی متکی به اهرم های مکانیکی هستند که اپراتور باید به صورت فیزیکی آنها را حرکت دهد. این امر مستلزم این است که اپراتور نزدیک شیر باشد، امکانات اتوماسیون را محدود می کند و در طی عملیات تکراری خستگی ایجاد می کند. دریچه های برقی از سیم پیچ های الکترومغناطیسی برای جابجایی قرقره هنگام اعمال جریان الکتریکی استفاده می کنند. این امکان کنترل دکمه فشاری از یک ایستگاه اپراتور از راه دور، توالی خودکار از طریق کنترل‌کننده‌های قابل برنامه‌ریزی و زمان‌های پاسخ را که به جای ثانیه بر حسب میلی‌ثانیه اندازه‌گیری می‌شود را ممکن می‌سازد. جدول زیر تفاوت های کلیدی بین شیرهای کنترل جهت هدایت برقی هیدرولیک و شیرهای دستی را خلاصه می کند.

تجربه صنعت تایید می‌کند که شیرهای کنترلی جهت هدایت برقی هیدرولیک قابلیت اتوماسیون و راحتی اپراتور را برای کاربردهایی که شامل دوچرخه‌سواری مکرر یا کار از راه دور می‌شوند، فراهم می‌کنند. برای تجهیزاتی که باید به عنوان بخشی از یک فرآیند خودکار عمل کنند، فناوری شیر برقی به جای اختیاری ضروری است.

آشنایی با اصول ساخت و عملکرد شیر برقی

شیر کنترل جهت سولنوئید هیدرولیک از چندین جزء کلیدی تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا سیگنال های الکتریکی را به کنترل جریان هیدرولیک تبدیل کنند. درک این ساختار به خریداران کمک می کند تا کیفیت شیر ​​را ارزیابی کرده و تنظیمات مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

بدنه شیر معمولاً از چدن با استحکام بالا یا چدن داکتیل ساخته می شود که فشارهای هیدرولیکی تا 350 بار یا 5000 پوند بر اینچ مربع را تحمل می کند. بدنه شامل سوراخ‌های دقیق ماشین‌کاری شده است که قرقره را در خود جای داده و گذرگاه‌های جریان بین پورت‌ها را فراهم می‌کند. شیرهای برقی در دو نوع ساخت اصلی موجود هستند: آرمیچر مرطوب و آرمیچر خشک. شیر برقی آرمیچر مرطوب دارای آرمیچر غوطه ور در سیال هیدرولیک است که قسمت های متحرک را روان می کند و گرما را از بین می برد، اما نیاز به توجه ویژه به تمیزی سیال دارد. شیر برقی آرمیچر خشک دارای آرمیچر از سیال هیدرولیک توسط یک لوله آب بند است که اجزای الکتریکی را خشک نگه می دارد اما اصطکاک اضافی ایجاد می کند. برای اکثر کاربردهای موبایل و صنعتی، طرح‌های آرمیچر مرطوب عمر مفید و نیروی خروجی بالاتری را ارائه می‌کنند.

سیم پیچ برقی انرژی الکتریکی را به نیروی مغناطیسی تبدیل می کند که آرمیچر و قرقره متصل را به حرکت در می آورد. کویل ها بر اساس ولتاژ درجه بندی می شوند، معمولاً 12 یا 24 ولت DC برای برنامه های موبایل و 110 یا 220 ولت AC برای کاربردهای صنعتی. کویل های DC بی صداتر هستند و گرمای کمتری نسبت به سیم پیچ های AC تولید می کنند اما به ظرفیت باتری کافی نیاز دارند. سیم پیچ های AC جریان هجومی بالاتری برای حرکت اولیه قرقره دارند و سپس جریان نگهدارنده کمتری دارند و نیروی جابجایی قوی با کاهش گرما در طول کار مداوم فراهم می کنند. کویل ها برای محافظت در برابر رطوبت، گرد و غبار و لرزش محصور شده اند. کویل‌های باکیفیت مانند کویل‌هایی که توسط شرکت Anhui Zhongjia Hydraulic Technology Co., Ltd. استفاده می‌شود، برای میلیون‌ها چرخه آزمایش شده‌اند و برای عملکرد مداوم بدون گرم شدن بیش از حد رتبه‌بندی می‌شوند.

قرقره عنصر متحرکی است که جریان را هدایت می کند، عملکردی مشابه با قرقره های شیر دستی دارد، اما به جای حرکت اهرم، توسط نیروی برقی جابجا می شود. قرقره ها از فولاد سخت شده با سطحی زیر 0.2 میکرومتر رادیوم آسیاب شده اند. انواع مختلف قرقره الگوهای جریان متفاوتی از جمله مرکز باز، مرکز بسته، مرکز پشت سر هم، مرکز شناور و مرکز احیا را ارائه می دهند. موقعیت قرقره مشخص می شود که کدام یک از شیر برقی ها انرژی می گیرند. دو سوپاپ موقعیت دارای قرقره در دو انتهای حرکت هستند. سه شیر موقعیت دارای موقعیت خنثی در مرکز فنر هستند و شیر برقی ها قرقره را در برابر نیروی فنر جابجا می کنند.

نادیده گرفتن دستی یک ویژگی مهم در شیرهای برقی است که به شیر اجازه می دهد تا زمانی که برق در دسترس نیست یا در حین راه اندازی، به صورت دستی جابجا شود. یک دکمه یا اهرم کوچک روی محفظه شیر برقی، آرمیچر و قرقره را به صورت دستی فشار می دهد. نادیده گرفتن دستی برای عیب یابی و برای عملیات اضطراری در هنگام خرابی سیستم های الکتریکی ضروری است. مکانیسم‌های بازگردانی معمولاً فنر برگشتی هستند و برای کار کردن به فشار ابزار یا ناخن نیاز دارند. برای کاربردهایی که دریچه ممکن است به عملکرد دستی پایدار نیاز داشته باشد، دریچه‌های مهار شده که بدون فشار مداوم موقعیت خود را حفظ می‌کنند، در دسترس هستند.

عملکرد مستقیم در مقابل شیرهای برقی با استفاده از خلبان

شیرهای کنترل جهت شیر برقی هیدرولیک بر اساس نحوه اعمال نیروی شیر برقی برای جابجایی قرقره به دو دسته اصلی تقسیم می شوند. درک تفاوت بین طرح‌های عمل مستقیم و طرح‌های آزمایشی به خریداران کمک می‌کند تا شیر مناسب را برای جریان و فشار مورد نیاز خود انتخاب کنند.

شیرهای برقی مستقیم دارای آرمیچر برقی هستند که مستقیماً به قرقره اصلی متصل است. هنگامی که شیر برقی برق می‌گیرد، آرمیچر قرقره را مستقیماً به موقعیت جابجایی می‌کشد. دریچه های عمل مستقیم ساده، قابل اعتماد هستند و سریع ترین زمان پاسخگویی را دارند، معمولاً 20 تا 40 میلی ثانیه. با این حال، نیروی برقی مورد نیاز برای جابجایی قرقره با جریان و فشار افزایش می‌یابد زیرا نیروهای جریان هیدرولیکی بر روی قرقره اثر می‌گذارند. بنابراین دریچه‌های مستقیم به جریان‌های کوچک‌تر محدود می‌شوند، معمولاً تا 40 تا 60 لیتر در دقیقه. برای کاربردهای جریان کم مانند مدارهای پیلوت، سیستم های ترمز و ادوات کوچک، شیرهای عمل مستقیم عملکرد عالی را با هزینه کمتر ارائه می دهند.

شیرهای برقی پایلوت از یک شیر برقی کوچک برای کنترل موقعیت یک قرقره اصلی بزرگتر استفاده می کنند. هنگامی که شیر برقی خلبان انرژی می گیرد، مقدار کمی سیال هیدرولیک را از درگاه فشار اصلی به انتهای قرقره اصلی هدایت می کند و قرقره اصلی را به موقعیت جابجا می کند. سپس مایع خلبان از انتهای مخالف قرقره اصلی به مخزن تخلیه می شود. دریچه‌هایی که به صورت پایلوت کار می‌کنند می‌توانند جریان‌های بسیار بالاتری را نسبت به دریچه‌های عمل مستقیم کنترل کنند، زیرا سیستم پایلوت نیرویی را برای حرکت دادن مستقیم قرقره اصلی، نه شیر برقی، فراهم می‌کند. جریان از 80 تا 300 لیتر در دقیقه برای شیرهای پایلوت معمولی است. با این حال، شیرهای پایلوت به حداقل فشار، معمولاً 5 تا 10 بار، برای تولید نیروی پایلوت مورد نیاز برای جابجایی قرقره اصلی نیاز دارند. در فشارهای بسیار کم، شیر ممکن است به طور قابل اعتمادی جابجا نشود. دریچه‌هایی که به صورت پایلوت کار می‌کنند نیز نسبت به دریچه‌های عملکرد مستقیم، معمولاً 50 تا 100 میلی‌ثانیه، زمان پاسخ کمی کندتر دارند.

انتخاب بین طرح‌های اقدام مستقیم و آزمایشی به کاربرد بستگی دارد. برای سیستم های جریان کم و فشار کم که پاسخ سریع حیاتی است، شیرهای عمل مستقیم ترجیح داده می شوند. برای سیستم‌های جریان بالا که فشار در دسترس است، شیرهای پایلوت ظرفیت جریان لازم را با زمان پاسخ مناسب فراهم می‌کنند. برای سیستم‌هایی که باید در فشار بسیار پایین کار کنند یا در آن‌ها دچار فروپاشی مکرر فشار می‌شوند، دریچه‌های عمل مستقیم جابجایی مطمئن‌تری را ارائه می‌کنند. بسیاری از تولیدکنندگان از جمله Anhui Zhongjia هر دو نوع را ارائه می‌کنند و به طراحان سیستم اجازه می‌دهند تا شیر بهینه را برای هر عملکرد در یک سیستم چند شیری انتخاب کنند.

پیکربندی شیر برقی و عملکردهای مدار

شیرهای کنترل جهت هدایت برقی هیدرولیک در چندین پیکربندی موجود هستند که رفتار مدار هیدرولیک را تعیین می کنند. درک این تنظیمات به خریداران کمک می کند تا شیر مناسب را برای عملکردهای خاص ماشین و الزامات کنترلی خود انتخاب کنند.

انواع قرقره مسیرهای جریان را در هر موقعیت قرقره تعیین می کنند، مشابه دریچه های دستی. انواع قرقره های رایج برای شیرهای برقی شامل مرکز باز، مرکز بسته، مرکز پشت سر هم، مرکز شناور و مرکز احیا می شود. قرقره های مرکزی باز همه پورت های کار را به مخزن در موقعیت خنثی متصل می کنند و به جریان پمپ اجازه می دهند با فشار کم به مخزن بازگردد. این رایج ترین پیکربندی برای سیستم های هیدرولیک مرکز باز است. قرقره های مرکزی بسته تمام پورت ها را در حالت خنثی مسدود می کند، که با پمپ های جابجایی متغیر یا مدارهای انباشته استفاده می شود. قرقره های مرکزی پشت سر هم پورت پمپ را به مخزن متصل می کنند در حالی که پورت های کار را در حالت خنثی مسدود می کنند، و اجازه می دهد تا بار محرک نگه داشته شود در حالی که جریان پمپ به مخزن باز می گردد. قرقره های مرکز شناور هر دو پورت کار را به مخزن در حالت خنثی متصل می کنند در حالی که پورت پمپ را مسدود می کنند و به محرک اجازه می دهند تحت نیروهای خارجی آزادانه حرکت کند.

تعداد موقعیت ها به تعداد موقعیت های مجزای قرقره ای که شیر ارائه می دهد اشاره دارد. دو سوپاپ موقعیت دارای قرقره در دو انتهای حرکت هستند که توسط آن برق برقی کنترل می شود. پیکربندی دو موقعیت متداول عبارتند از افست فنری که در آن فنر وقتی برق برقی قطع می‌شود، قرقره را برمی‌گرداند، و زمانی که قرقره پس از برق‌گرفتن برق‌گیر در موقعیت خود باقی می‌ماند تا زمانی که شیر برقی مخالف برق می‌زند، متوقف می‌شود. سه شیر موقعیت دارای یک موقعیت خنثی در مرکز فنر هستند که در هر انتها شیرهای برقی، قرقره را در برابر نیروی فنر تغییر می دهند. هنگامی که هر دو شیر برقی خاموش می شوند، فنرها قرقره را به مرکز باز می گرداند. سه سوپاپ موقعیت رایج ترین برای کنترل محرک دو جهته مانند گسترش و جمع کردن یک سیلندر هستند.

تعداد راه ها به تعداد مسیرهای جریانی که شیر می تواند متصل کند اشاره دارد. شیرهای چهار طرفه سه موقعیت رایج ترین هستند، با پورت فشار، پورت مخزن و دو پورت کاری. شیرهای چهار طرفه سیلندرها و موتورهای دو جهته را کنترل می کنند. شیرهای سه طرفه برای سیلندرهای تک عمل با فشار، مخزن و یک پورت کار استفاده می شود. شیرهای دو طرفه به عنوان کلیدهای خاموش ساده برای مدارهای هیدرولیک استفاده می شوند. برای سیستم‌های چند محرک پیچیده، سوپاپ‌های شیر برقی چند بخش، قرقره‌های متعدد را در یک مجموعه ادغام می‌کنند، که باعث کاهش فضا و پیچیدگی لوله‌ها می‌شود.

گزینه های ولتاژ شامل 12 ولت DC برای اکثر تجهیزات سیار، 24 ولت DC برای ماشین آلات سیار بزرگتر و کاربردهای صنعتی، و 110 یا 220 ولت AC برای تجهیزات صنعتی ثابت است. کویل های DC برای برنامه های موبایل ترجیح داده می شوند زیرا از باتری خودرو کار می کنند و نسبت به افت ولتاژ حساسیت کمتری دارند. سیم پیچ های AC جریان هجومی بالاتری را برای جابجایی مثبت ارائه می دهند، اما در صورت چسبیدن قرقره می توانند بسوزند و نیاز به توجه دقیق به تمیزی سیال دارند. برای کاربردهای صادراتی، قبل از سفارش، سازگاری ولتاژ با سیستم‌های الکتریکی استاندارد بازار مقصد را بررسی کنید.

اتصالات الکتریکی و رابط های کنترلی

اتصال الکتریکی مناسب برای عملکرد مطمئن شیر برقی ضروری است. گزینه های مختلف اتصال برای مطابقت با شرایط محیطی مختلف و نیازهای سیستم کنترل در دسترس هستند. درک این گزینه ها به خریداران کمک می کند تا شیرهایی را انتخاب کنند که به طور یکپارچه با تجهیزات آنها ادغام می شوند.

کانکتورهای DIN استاندارد صنعتی برای اتصالات الکتریکی شیر برقی هستند. کانکتور DIN 43650 فرم A یک کانکتور مستطیلی 3 پین است که در صورت جفت شدن مناسب، حفاظت IP65 را در برابر گرد و غبار و جت های آب ارائه می کند. کانکتور شامل یک ترمینال زمین برای ایمنی است. کانکتورهای DIN برای کاربردهای صنعتی و موبایل ترجیح داده می شوند زیرا به طور گسترده در دسترس هستند، قفل ایمن را فراهم می کنند و امکان تعویض سریع سیم پیچ را بدون سیم کشی مجدد فراهم می کنند. برای محیط های مرطوب یا شستشو، کانکتورهای دارای رتبه IP67 یا IP69K با آب بندی اضافی در دسترس هستند.

سیم‌های سربی جایگزینی ارزان‌تر برای اتصال دهنده‌های DIN هستند، با سیم‌پیچ دارای سیم‌های متصل دائمی هستند که از طریق یک کشش‌کش خارج می‌شوند. سیم‌های سربی برای جایگزینی راحت‌تر هستند، اما ممکن است برای کاربردهایی که دریچه‌ها اغلب برداشته نمی‌شوند قابل قبول باشند. سیم های سربی معمولاً 300 تا 500 میلی متر طول دارند و در طیف وسیعی از گیج های سیمی موجود هستند. برای کاربردهای ارتعاش بالا، سیم های سربی با کشش اضافی توصیه می شود.

اتصالات دوشاخه و پریز بالاترین سطح حفاظت از محیط زیست را فراهم می کند و معمولاً در تجهیزات متحرکی که شستشو با فشار بالا را می بینند استفاده می شود. کانکتورهای نوع Deutsch و AMP اتصالات مهر و موم شده ای را ارائه می دهند که در برابر اسپری فشار بالا و قرار گرفتن در معرض نمک مقاومت می کنند. این کانکتورها گرانتر از کانکتورهای DIN هستند اما در شرایط سخت قابلیت اطمینان بیشتری دارند. برای تجهیزات صادراتی مورد استفاده در محیط های دریایی یا کشاورزی، اتصالات Deutsch اغلب مشخص می شود.

چراغ‌های نشانگر روی برخی از سیم‌پیچ‌های برقی موجود هستند تا نشان دهند چه زمانی سیم‌پیچ برق می‌شود. این چراغ ها به اپراتورها و تکنسین های تعمیر و نگهداری کمک می کند تا بررسی کنند که برق به شیر می رسد. نشانگرهای LED عمر طولانی و مصرف برق پایینی دارند. برخی از چراغ های نشانگر در کانکتور DIN تعبیه شده اند، در حالی که برخی دیگر در قالب سیم پیچ ادغام شده اند. برای عیب یابی در میدان، شیرهای دارای چراغ نشانگر زمان عیب یابی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند.

انتخاب خاص کاربرد برای شیرهای جهت دار برقی

صنایع و کاربردهای مختلف به پیکربندی شیر کنترل جهت هدایت شیر برقی هیدرولیک نیاز دارند. درک این الزامات به خریداران کمک می کند تا مشخصات صحیح شیر را برای تجهیزات و شرایط عملیاتی خود انتخاب کنند.

برای ماشین آلات کشاورزی از جمله تراکتورها، کمباین ها و سمپاش ها، شیرهای برقی عملکردهای خودکاری را فعال می کنند که بهره وری را بهبود می بخشد. کاربردهای معمولی شامل کنترل ارتفاع هدر، کنترل سرعت قرقره و فرمان خودکار است. شیرها باید در برابر گرد و غبار، گل و لای، رطوبت و درجه حرارت در فضای باز مقاومت کنند. کانکتورهای DIN با رتبه IP67 حفاظت کافی را برای اکثر برنامه های کشاورزی فراهم می کنند. برای بالاترین قابلیت اطمینان، دریچه‌های با نادیده گرفتن دستی در صورت خرابی سیستم‌های الکتریکی امکان ادامه کار را فراهم می‌کنند. دبی جریان معمولا از 30 تا 150 لیتر در دقیقه در فشارهای تا 250 بار متغیر است. برای کاربردهای کشاورزی دقیق، شیرهایی با قابلیت کنترل متناسب، اندازه گیری دقیق را برای کنترل پیاده سازی فراهم می کنند.

برای ماشین آلات صنعتی از جمله پرس ها، ماشین های قالب گیری تزریقی و تجهیزات جابجایی مواد، شیرهای برقی در خطوط تولید خودکار ادغام می شوند. شیرها معمولاً روی منیفولدها نصب می شوند تا نقاط نشتی و لوله کشی را کاهش دهند. کویل های AC به دلیل در دسترس بودن برق صنعتی رایج هستند. برای محیط‌های حساس به نویز، سوپاپ‌هایی با ویژگی‌های خاموش‌کننده خاص، صدای اگزوز خلبان را کاهش می‌دهند. دبی جریان از 20 تا 300 لیتر در دقیقه در فشار تا 350 بار متغیر است. برای کاربردهای سیکل بالا، شیرهایی با سیم پیچ های طولانی مدت و قرقره های سخت شده مشخص شده اند.

برای تجهیزات ساخت و ساز متحرک از جمله بیل مکانیکی، لودر و جرثقیل، شیرهای برقی کنترل از راه دور عملکردهای کمکی را امکان پذیر می کنند. شیرهای پایلوت به دلیل جریان بالای مورد نیاز برای موتورهای هیدرولیک و سیلندرها رایج هستند. شیرها باید در برابر لرزش و بارگذاری ضربه مقاومت کنند. اتصالات آب بندی شده در آب و هوا و بدنه های مقاوم در برابر خوردگی ضروری هستند. برای اتصالات بیل مکانیکی مانند شست ها و کمپکتورها، شیرهای برقی که مستقیماً روی ضمیمه نصب می شوند، کنترل راحت را از کابین فراهم می کنند. دبی جریان از 60 تا 200 لیتر در دقیقه در فشار تا 300 بار متغیر است.

برای تجهیزات جابجایی مواد از جمله لیفتراک و بالابرهای هوایی، شیرهای برقی از طریق عملکردهای خودکار ایمنی را افزایش می دهند. کاربردهای معمولی عبارتند از تسطیح خودکار، محدود کردن سرعت و نگهداری بار. سوپاپ هایی با شیرهای چک یکپارچه با کارکرد پایلوت از جابجایی بار در زمانی که قرقره در حالت خنثی است جلوگیری می کند. برای لیفتراک های برقی، کویل های کم مصرف انرژی باتری را افزایش می دهند. دبی جریان معمولا از 15 تا 60 لیتر در دقیقه در فشارهای تا 210 بار متغیر است. برای بالابرهای هوایی، شیرهایی با قابلیت پایین آمدن اضطراری ایمنی در هنگام قطع برق را فراهم می کنند.