هنگامی که با ماشین آلات صنعتی سنگین کار می کنید، درک اینکه چگونه نیروی سیال در سیستم شما حرکت می کند ضروری است. در قلب بسیاری از سیستم های هیدرولیک با جریان بالا، یک جزء حیاتی به نام شیر کنترل جهت، به ویژه سری WH از Bosch Rexroth قرار دارد. این شیرها ممکن است در نگاه اول چشمگیر به نظر نرسند، اما در حال انجام کارهای سنگین در کارخانه ها و محیط های صنعتی در سراسر جهان هستند.
چه چیزی شیرهای کنترل جهت را بسیار مهم می کند
شیر کنترل جهت را به عنوان یک پلیس راهنمایی و رانندگی برای سیال هیدرولیک در نظر بگیرید. وظیفه اصلی آن این است که تصمیم بگیرد مایع به کجا برود، که مستقیماً نحوه حرکت ماشین شما را کنترل می کند. چه در حال استارت زدن، توقف، افزایش سرعت یا تغییر جهت یک سیلندر هیدرولیک باشید، شیر کنترل جهت آن را انجام می دهد.
نوع WH به طور خاص به شیرهای کنترل جهتی که توسط خلبان کار می کنند اشاره دارد که از فشار هیدرولیک برای کنترل جریان اصلی استفاده می کنند. این مهم تر از آن چیزی است که شما ممکن است فکر کنید. وقتی با دبی بالا و حجم زیاد سیال سر و کار دارید، یک شیر ساده که مستقیما کار می کند عضله کافی برای انجام کار را ندارد. نیروهای وارد بر یک قرقره بزرگ سوپاپ بسیار زیاد است و اینجاست که عملیات پایلوت ضروری می شود.
Bosch Rexroth سری WH خود را طوری طراحی کرد که دقیقاً با این موقعیت‌های سخت مقابله کند. این شیرها می توانند فشار تا 350 بار و دبی تا 1100 لیتر در دقیقه را مدیریت کنند. برای در نظر گرفتن این موضوع، ما در مورد جابجایی مایع هیدرولیک کافی برای تامین انرژی پرس های صنعتی عظیم، تجهیزات قالب گیری سنگین و سیستم های جابجایی مواد بزرگ صحبت می کنیم.
چگونه دریچه های کنترل جهت سری WH در واقع کار می کنند
زیبایی شیر کنترل جهت WH در طراحی دو مرحله ای آن نهفته است. این سیستم به جای تلاش برای حرکت مستقیم یک قرقره بزرگ و سنگین، از یک شیر پایلوت کوچک برای کنترل یک شیر اصلی بسیار بزرگتر استفاده می کند. این تقویت قدرت در عمل است.
در اینجا نحوه عملکرد آن در عمل آمده است. مرحله آزمایشی از مقدار کمی فشار هیدرولیک برای جابجایی یک قرقره شیر کوچک استفاده می کند. این یک اختلاف فشار ایجاد می کند که روی انتهای قرقره اصلی بسیار بزرگتر عمل می کند. این اختلاف فشار نیروی کافی برای غلبه بر نیروهای سیال و اصطکاک ایجاد می کند و به قرقره اصلی اجازه می دهد موقعیت خود را تغییر دهد و جریان کامل سیستم را تغییر مسیر دهد.
نام WH به شما می گوید که این کنترل خلبانی کاملاً هیدرولیک است. تمام سیگنال‌های کنترلی از منابع فشار هیدرولیک می‌آیند، نه شیر برقی. این باعث می‌شود که شیرهای WH در محیط‌هایی که ممکن است سیستم‌های الکتریکی مشکل‌ساز باشند، مانند کاربردهای زیر آب، دماهای شدید یا جوهای انفجاری، ارزشمند باشند.
در داخل بدنه سوپاپ، یک سوراخ با ماشینکاری دقیق پیدا خواهید کرد که در آن قرقره فولادی سخت شده به جلو و عقب می لغزد. این قرقره دارای زمین ها و شیارهایی با دقت طراحی شده است که با پورت هایی در بدنه سوپاپ مطابقت دارند. همانطور که قرقره حرکت می کند، این مسیرهای جریان را باز و بسته می کند و سیال را به محرک های مختلف یا بازگشت به مخزن هدایت می کند.
پیکربندی های مختلف برای نیازهای مختلف
شیرهای کنترل جهت دار در پیکربندی های مختلفی وجود دارند و درک اصطلاحات در انتخاب شیر مناسب کمک می کند. اعدادی که در توضیحات شیر می بینید به تعداد پورت ها و موقعیت ها اشاره دارد.
یک شیر چهار طرفه و سه حالته (نوشته شده به صورت 4/3) دارای چهار اتصال سیال و سه موقعیت عملیاتی مجزا است. این چهار پورت معمولاً شامل منبع تغذیه پمپ، برگشت مخزن و دو پورت کاری هستند که به محرک شما متصل می شوند. این سه موقعیت معمولاً شامل دو موقعیت فعال برای حرکت سیلندر یا موتور شما در هر جهت، به علاوه یک موقعیت مرکزی است.
این موقعیت در مرکز بیش از آن چیزی است که بسیاری از مردم متوجه می شوند. در پیکربندی مرکز بسته، تمام جریان با بازگشت شیر به مرکز متوقف می شود. این به خوبی با پمپ های جابجایی ثابت و زمانی که به نگه داشتن موقعیت دقیق نیاز دارید، کار می کند. یک مرکز باز اجازه می دهد تا جریان پمپ در موقعیت خنثی به مخزن بازگردد و تولید گرما را کاهش می دهد اما به طور بالقوه به محرک شما اجازه می دهد تحت بار حرکت کند. پیکربندی‌های مرکز پشت سر هم یک حد وسط را ارائه می‌کنند، پمپ را تخلیه می‌کند و در عین حال پورت‌های محرک را مسدود می‌کند.
سری WH همه این شرایط مرکز و موارد دیگر را ارائه می دهد. می‌توانید شیرهایی با مرکز فنر، جایی که فنرها قرقره را به حالت خنثی برمی‌گردانند، یا مرکز فشار، جایی که فشار هیدرولیک قرقره را در مرکز نگه می‌دارد، سفارش دهید. برخی از برنامه‌ها به پیکربندی‌های افست فنری یا مهارکننده‌های هیدرولیکی نیاز دارند که قرقره را در هر موقعیتی که آخرین بار دستور داده شده است، نگه دارد.
مشخصات فنی مهم
هنگامی که دریچه‌های کنترل جهت را مقایسه می‌کنید، مشخصات خاصی به شما می‌گوید که این شیر واقعاً چه کاری می‌تواند در سیستم شما انجام دهد. سری WH اندازه های اسمی از NG10 تا NG32 را پوشش می دهد. این اندازه اسمی مستقیماً به میزان جریانی که شیر می تواند تحمل کند مربوط می شود.
یک شیر NG10 ممکن است 200 تا 300 لیتر در دقیقه را تحمل کند که برای ماشین آلات با اندازه متوسط مناسب است. به NG32 بروید، و شما به حداکثر ظرفیت جریان 1100 لیتر در دقیقه نگاه می کنید. این اندازه بزرگتر همان چیزی است که شما برای بزرگترین پرس های صنعتی یا تجهیزات تولید پرسرعت مشخص می کنید.
حداکثر فشار کاری 350 بار، شیرهای WH را در دسته با کارایی بالا قرار می دهد. بسیاری از سیستم‌های صنعتی در 200 تا 250 بار کار می‌کنند، بنابراین داشتن این ظرفیت فشار اضافی، حاشیه ایمنی را فراهم می‌کند و به شیر اجازه می‌دهد تا در مدارهای سخت‌گیرانه کار کند.
تمام شیرهای کنترل جهت WH بر اساس استانداردهای ISO 4401 نصب می شوند. این استاندارد بین المللی دقیقاً محل قرارگیری پورت ها و نحوه ماشینکاری سطح نصب را مشخص می کند. چرا این مهم است؟ زیرا به این معنی است که می‌توانید بدون تغییر منیفولد یا لوله‌کشی، یک شیر بوش رکسروث را با یک دستگاه مشابه پارکر یا ایتون تعویض کنید. این استانداردسازی باعث صرفه جویی در زمان و هزینه زیادی در طراحی و نگهداری سیستم می شود.
این شیرها با روغن معدنی یا سیالات هیدرولیک استر فسفات در محدوده دمایی منفی 30 تا مثبت 80 درجه سانتیگراد کار می کنند. این پنجره عملیاتی گسترده اکثر محیط های صنعتی را بدون نیاز به جبران دمای خاصی پوشش می دهد.
برنامه های کاربردی دنیای واقعی که در آن WH Valves Excel
وارد هر مرکز تولیدی سنگین شوید و احتمالاً شیرهای کنترل جهت سری WH را در محل کار پیدا خواهید کرد. کارخانه های فولاد از آنها برای کنترل پرس های شکل دهی عظیم استفاده می کنند. کارخانه‌های قالب‌گیری تزریقی برای سیستم‌های بستن با نیروی بالا که قالب‌ها را تحت فشار شدید بسته نگه می‌دارند، به آنها متکی هستند.
ماشین ابزارهای بزرگ یکی دیگر از کاربردهای رایج را ارائه می دهند. هنگامی که یک مرکز ماشینکاری CNC نیاز به قرار دادن سریع میز سنگین یا گیره یک قطعه کار دارد، یک شیر کنترل جهت WH عمل کلیدزنی قاطع و قدرتمند مورد نیاز را فراهم می کند. توانایی شیر برای کنترل نرخ جریان بالا به این معنی است که این حرکات به سرعت انجام می شود و زمان چرخه را کاهش می دهد و بهره وری را افزایش می دهد.
تجهیزات جابجایی مواد مانند آسانسورهای هیدرولیک و سکوهای بالابر نیز از فناوری WH بهره می برند. این برنامه‌ها تقریباً بیش از هر چیز دیگری به قابلیت اطمینان نیاز دارند و طراحی ساده و مستحکم یک شیر کنترل جهتی که توسط پایلوت کار می‌کند دقیقاً همین را ارائه می‌کند.
چیزی که شیرهای WH را به ویژه برای این کاربردها مناسب می کند، تحمل آنها برای شرایط عملیاتی کمتر از ایده آل است. سیستم‌های هیدرولیک صنعتی اغلب نمی‌توانند شرایط سیال فوق‌العاده تمیزی را که شیرهای متناسب پیچیده‌تر نیاز دارند، حفظ کنند. شیرهای WH با تمیزی سیال هیدرولیک در حدود ISO 4406 20/18/15 قابل اعتماد کار می کنند، در حالی که شیرهای تناسبی ممکن است به 19/16/13 یا بهتر نیاز داشته باشند. این تفاوت در نیازهای فیلتراسیون مستقیماً منجر به کاهش هزینه های عملیاتی و فواصل خدمات طولانی تر می شود.
مقایسه شیرهای WH با رقابت
بازار شیرهای کنترل جهت صنعتی شامل چندین بازیگر اصلی فراتر از Bosch Rexroth است. بخش ویکرز Eaton سری DG3V-10 را برای عملیات خلبانی هیدرولیک و DG5V-10 را برای عملیات خلبانی سلونوئید ارائه می دهد. اینها مستقیماً با شیرهای WH و WEH رقابت می کنند و ظرفیت جریان و درجه فشار مشابهی را ارائه می دهند.
پارکر هانیفین دریچه‌های بزرگی را در سری D81VW و سری‌های D گسترده‌تر تولید می‌کند. مانند سایر شیرها، این شیرها مطابق با استانداردهای نصب ISO 4401 هستند و عملکرد قابل مقایسه ای را ارائه می دهند.
نکته جالب در مورد این چشم انداز رقابتی این است که تا چه حد مشخصات بالا شبیه به هم شده اند. هر سه تولید کننده بزرگ شیرهایی با فشار 350 بار و دبی 1100 لیتر در دقیقه ارائه می دهند. همه آنها از استانداردهای نصب یکسانی پیروی می کنند. این همگرایی منعکس کننده تقاضاهای بازار برای قابلیت تعویض است و شرایطی را ایجاد کرده است که رقابت بیشتر بر روی عوامل ثانویه مانند زمان تحویل، پشتیبانی فنی و گزینه های پیکربندی خاص به جای محدودیت های عملکرد خالص اتفاق می افتد.
سازندگان آسیایی نیز با شیرهای سازگار با ISO 4401 وارد بازار شده اند. شرکت هایی مانند Huade و Shanghai Lixin محصولات سازگار با WH را با قیمت های رقابتی ارائه می دهند، به ویژه برای خریداران در مناطقی که به سرعت در حال صنعتی شدن هستند جذاب هستند. در حالی که این گزینه‌ها ممکن است برند یکسانی نداشته باشند، از اصول اولیه طراحی و استانداردهای نصب پیروی می‌کنند.
ملاحظات تعمیر و نگهداری و مسائل رایج
یکی از مزایای قابل توجه شیرهای کنترل جهت سری WH مشخصات نگهداری نسبتا ساده آنهاست. برخلاف شیرهای متناسب پیچیده با تلورانس‌های سخت و سیستم‌های بازخورد پیچیده، شیرهای سنتی که توسط خلبان کار می‌کنند نسبتاً بخشنده هستند.
رایج ترین حالت خرابی، چسبیدن قرقره است که معمولاً در اثر آلودگی در سیال هیدرولیک ایجاد می شود. ذرات ریز می توانند در فاصله های کوچک بین قرقره و سوراخ انباشته شوند و از حرکت صاف جلوگیری کنند. تغییرات منظم مایعات و فیلتراسیون کافی از بسیاری از این مشکلات جلوگیری می کند.
نشت داخلی با گذشت زمان ایجاد می شود زیرا سایش معمولی فاصله بین قرقره و سوراخ را افزایش می دهد. این امر به صورت کندتر شدن سرعت محرک، کاهش نیرو و افزایش تولید گرما نشان داده می شود. هنگامی که نشتی داخلی بیش از حد می شود، تنها راه حل واقعی تعویض سوپاپ است. هزینه بازسازی معمولاً از هزینه یک شیر جدید برای اکثر سایزها بیشتر است.
نشتی خارجی از مهر و موم یا اتصالات اتصالات معمولاً راحت تر قابل رسیدگی است. بسیاری از مهر و موم ها را می توان بدون ابزار تخصصی تعویض کرد. با این حال، اگر خود قرقره در ناحیه آب بندی آسیب دیده باشد، تعویض آن ضروری می شود.
فشار منبع تغذیه پیلوت بر روی شیرهای WH شایسته توجه ویژه است. از آنجایی که مدار پیلوت موقعیت قرقره اصلی را کنترل می کند، هر گونه مشکل در فشار پیلوت مستقیماً بر عملکرد شیر تأثیر می گذارد. چه از منبع تغذیه داخلی از پمپ اصلی و چه از منبع تغذیه بیرونی از یک منبع جداگانه استفاده کنید، این فشار باید برای جابجایی قابل اطمینان ثابت و کافی باشد.
هزینه اولیه یک شیر کنترل جهت با کیفیت می تواند قابل توجه به نظر برسد. مجموعه‌های میان‌رده Bosch Rexroth ممکن است حدود 450 دلار قیمت داشته باشند، با پیکربندی‌های بزرگتر یا پیچیده‌تر هزینه بیشتری دارند. با این حال، هزینه کل مالکیت به شدت به قابلیت اطمینان و عمر سرویس بستگی دارد. شیرهای WH از طریق سالها کارکرد قابل اعتماد و با کمترین توجه حفظ می شوند.
آینده فناوری کنترل جهت
صنعت شیرهای هیدرولیک هنوز ایستاده نیست. دو روند اصلی در حال تغییر شکل چشم انداز هستند، اگرچه هیچ کدام هنوز شیرهای سبک WH را منسوخ نکرده اند.
دریچه‌های کنترل جهت متناسب، کنترل جریان متغیر پیوسته را به جای کلید خاموش و روشن ساده ارائه می‌دهند. با تغییر سیگنال ورودی، می توانید سرعت و نیروی محرک را دقیقاً کنترل کنید. این مزیت های قابل توجهی را برای برنامه هایی که نیاز به حرکت صاف یا موقعیت یابی دقیق دارند به همراه دارد. با این حال، شیرهای تناسبی نیاز به سیال هیدرولیک تمیزتر دارند، نیاز به کالیبراسیون منظم دارند و به طور کلی هزینه بیشتری برای خرید و نگهداری دارند.
هیدرولیک دیجیتال نشان دهنده یک تغییر اساسی در رویکرد است. سیستم های هیدرولیک دیجیتال به جای استفاده از شیرهای آنالوگ مانند سری WH یا شیرهای تناسبی، از آرایه هایی از شیرهای روشن و خاموش کننده سریع استفاده می کنند. با ضربان سریع این سوپاپ ها، سیستم می تواند به کنترل دقیقی دست یابد که رقیب یا فراتر از شیرهای متناسب باشد و در عین حال سادگی و استحکام اجزای روشن-خاموش را حفظ کند.
هیدرولیک دیجیتال با حذف بسیاری از تلفات ناشی از گازهای ذاتی در سیستم های سنتی، صرفه جویی زیادی در مصرف انرژی می دهد. این فناوری همچنین افزونگی داخلی را فراهم می کند زیرا دریچه های کوچک متعدد می توانند در صورت شکست یکی جبران کنند. با افزایش حجم، هزینه های تولید به طور قابل توجهی کاهش می یابد، زیرا شیرهای دیجیتال ساده تر از شیرهای متناسب دقیق هستند.
با وجود این پیشرفت ها، شیرهای کنترل جهت WH سنتی مزایای مهمی را حفظ می کنند. آنها به الکترونیک کنترل پیچیده کمتری نیاز دارند، آلودگی را بهتر از شیرهای تناسبی تحمل می کنند و به طور یکپارچه در سیستم های موجود ساخته شده بر اساس استانداردهای ISO 4401 ادغام می شوند. برای کاربردهایی که نیاز به سوئیچینگ قوی و با جریان بالا بدون کنترل مداوم دارند، شیرهای WH مقرون به صرفه ترین راه حل باقی می مانند.
Bosch Rexroth این فشارهای رقابتی را تشخیص می دهد و استراتژی Hydraulics متصل خود را توسعه داده است. این رویکرد حسگرها و رابط‌های دیجیتال را به اجزای هیدرولیک سنتی اضافه می‌کند و آنها را بدون نیاز به طراحی مجدد سیستم به محیط‌های Industry 4.0 وارد می‌کند. یک شیر WH با سنسورهای فشار یکپارچه و نظارت بر موقعیت می‌تواند داده‌های ارزشمندی را برای تعمیر و نگهداری پیش‌بینی کند در حالی که هنوز عملکرد کلیدزنی اصلی خود را انجام می‌دهد.
انتخاب صحیح شیر
انتخاب بین شیر کنترل جهت دار WH سنتی و فناوری های جدیدتر به نیازهای کاربردی خاص شما بستگی دارد. برای سیستم‌های جدید که نیاز به کنترل دقیق سرعت یا پروفیل‌های حرکتی پیچیده دارند، شیرهای متناسب یا هیدرولیک دیجیتال با وجود هزینه‌های بالاتر و نیازهای تعمیر و نگهداری منطقی هستند.
برای قطعات جایگزین در سیستم های موجود، شیرهای WH معمولا عملی ترین انتخاب را نشان می دهند. آنها در الگوهای نصب استاندارد ISO 4401 قرار می گیرند، با مدارهای پایلوت موجود کار می کنند و قابلیت اطمینان اثبات شده را ارائه می دهند. انتخاب تامین کننده خود را بر روی شرکت هایی متمرکز کنید که پشتیبانی فنی خوبی ارائه می دهند و گزینه های پیکربندی خاصی که نیاز دارید، مانند زمان تعویض قابل تنظیم یا مرکز فشار.
هنگامی که کنترل آلودگی دشوار یا غیرممکن است، دریچه‌های کنترل جهتی سنتی که توسط خلبان کار می‌کنند به وضوح از جایگزین‌های متناسب بهتر عمل می‌کنند. صنایعی مانند معدن، جنگلداری و تخریب اغلب در این دسته قرار می گیرند. فاصله های داخلی بزرگتر شیر WH و طراحی ساده تر، شرایطی را تحمل می کند که به سرعت کنترل های پیچیده تر را از بین می برد.
کلید تطبیق فناوری شیر با نیازهای واقعی سیستم به جای انتخاب خودکار جدیدترین گزینه است. شیرهای کنترل جهت سری WH برای چندین دهه در تولید باقی مانده اند زیرا آنها مشکلات واقعی را به طور موثر حل می کنند. آنها تا زمانی که کاربردهایی وجود داشته باشند که به سادگی، استحکام و ظرفیت جریان بالا در کنترل متغیر پیوسته اهمیت می دهند، به خدمت به سیستم های صنعتی ادامه خواهند داد.
درک اینکه این شیرها چگونه کار می کنند، چه کاری خوب انجام می دهند، و اینکه کدام گزینه ممکن است بهتر عمل کند، به شما کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه ای برای سیستم های هیدرولیک خاص خود بگیرید. چه در حال حفظ تجهیزات موجود باشید و چه در حال طراحی تاسیسات جدید، شیر کنترل جهت WH به عنوان یک راه حل اثبات شده و قابل اعتماد برای کاربردهای کنترل سیال پرقدرت شایسته توجه است.
