Diseño de sistemas hidráulicos
El sistema de transmisión hidráulica es una parte integral de la maquinaria hidráulica. El diseño del sistema de transmisión hidráulica debe realizarse al mismo tiempo que el diseño general de la máquina principal. Al comenzar el diseño, debemos partir de la situación real, combinar orgánicamente varias formas de transmisión, aprovechar al máximo las ventajas de la transmisión hidráulica y esforzarnos por diseñar un sistema de transmisión hidráulica con estructura simple, operación confiable, bajo costo, alta eficiencia. Operación simple y mantenimiento conveniente.
Pasos de diseño
No existe una secuencia estricta en los pasos de diseño del sistema hidráulico y cada paso a menudo se intercala entre sí. En términos generales, después de aclarar los requisitos de diseño, proceda aproximadamente de la siguiente manera.
1) Determinar la forma del actuador hidráulico;
2) Realizar análisis de las condiciones de trabajo y determinar los principales parámetros del sistema;
3) Desarrollar un plan básico y elaborar un diagrama esquemático del sistema hidráulico.
4) Seleccionar componentes hidráulicos
5) Cálculo del rendimiento del sistema hidráulico.
6) Dibujar dibujos de trabajo y preparar documentos técnicos.
Aclarar los requisitos de diseño.
No existe una secuencia estricta en los pasos de diseño del sistema hidráulico y cada paso a menudo se intercala entre sí. En términos generales, después de aclarar los requisitos de diseño, proceda aproximadamente de la siguiente manera.
1) Determinar la forma del actuador hidráulico;
2) Realizar análisis de las condiciones de trabajo y determinar los principales parámetros del sistema;
3) Desarrollar un plan básico y elaborar un diagrama esquemático del sistema hidráulico.
4) Seleccionar componentes hidráulicos
5) Cálculo del rendimiento del sistema hidráulico.
6) Dibujar dibujos de trabajo y preparar documentos técnicos.
7) Requisitos de protección contra el polvo, protección contra explosiones, protección contra el frío, ruido, seguridad y fiabilidad.
8) Requisitos de eficiencia, coste, etc.
Desarrollar un plan básico
3.1 Desarrollar un plan de ajuste de velocidad
Una vez determinado el actuador hidráulico, el control de la dirección y velocidad de su movimiento es la cuestión central en la formulación del circuito hidráulico.
El control direccional se logra mediante válvulas direccionales o unidades de control lógico. Para sistemas hidráulicos generales con caudales pequeños y medianos, las acciones requeridas se logran principalmente a través de una combinación orgánica de válvulas direccionales. Para sistemas hidráulicos con alta presión y gran caudal, a menudo se utiliza la combinación lógica de válvula de cartucho y válvula de control piloto para lograrlo.
El control de velocidad se logra cambiando el flujo de entrada o salida del actuador hidráulico o utilizando el cambio de volumen del espacio sellado. Los métodos de ajuste correspondientes incluyen aceleración y regulación de velocidad, regulación de velocidad volumétrica y la combinación de ambos: aceleración volumétrica y regulación de velocidad.
La regulación de la velocidad del acelerador generalmente utiliza una bomba cuantitativa para suministrar aceite y una válvula de control de flujo se usa para cambiar el caudal del actuador hidráulico de entrada o salida para ajustar la velocidad. Este método de regulación de velocidad tiene una estructura simple. Dado que este sistema debe utilizar una válvula de flash, tiene baja eficiencia y alta generación de calor. Se utiliza principalmente en situaciones con poca potencia.
La regulación de velocidad volumétrica logra el propósito de regular la velocidad cambiando el desplazamiento de una bomba hidráulica o un motor hidráulico. La ventaja es que no hay pérdidas por desbordamiento ni pérdidas por estrangulación, y la eficiencia es alta. Pero para disipar el calor y compensar las fugas, se requiere una bomba auxiliar. Este método de regulación de velocidad es adecuado para sistemas hidráulicos con alta potencia y alta velocidad de movimiento.
La regulación de velocidad de estrangulación volumétrica generalmente utiliza una bomba variable para suministrar aceite y una válvula de control de flujo para ajustar el caudal del actuador hidráulico de entrada o salida y hacer que la cantidad de suministro de aceite se adapte a la demanda de aceite. Este tipo de circuito de control de velocidad también es más eficiente y tiene mejor estabilidad de velocidad, pero su estructura es más compleja.
La regulación de la velocidad del acelerador tiene tres formas: estrangulación de entrada de aceite, estrangulación de retorno de aceite y estrangulación de derivación. La estrangulación de entrada tiene un pequeño impacto inicial, la estrangulación de retorno se usa a menudo en situaciones con cargas negativas y la estrangulación de derivación se usa principalmente en circuitos de control de velocidad de alta velocidad. Una vez determinado el plan de regulación de velocidad, también se determinará la forma de circulación del circuito.
La regulación de la velocidad del acelerador generalmente adopta una forma de ciclo abierto. En un sistema abierto, la bomba hidráulica extrae aceite del tanque y el aceite presurizado fluye a través del sistema para liberar energía y luego se descarga de regreso al tanque. El circuito abierto tiene una estructura simple y buena disipación de calor, pero el tanque de combustible es grande y el aire se mezcla fácilmente.
La regulación de velocidad volumétrica adopta principalmente la forma de ciclo cerrado. En un sistema cerrado, el puerto de succión de la bomba hidráulica está conectado directamente al puerto de descarga de aceite del actuador, formando un circuito de circulación cerrado. Su estructura es compacta, pero sus condiciones de disipación de calor son malas.
3.2 Desarrollar un plan de control de presión
Cuando el actuador hidráulico está funcionando, se requiere que el sistema mantenga una cierta presión de trabajo o trabaje dentro de un cierto rango de presión, y algunos requieren un ajuste de presión continuo de múltiples etapas o continuo. Generalmente, en un sistema de estrangulación y regulación de velocidad, el aceite suele ser suministrado por una bomba cuantitativa. Utilice la válvula de alivio para ajustar la presión requerida y mantenerla constante. En el sistema de control volumétrico de velocidad, se utiliza una bomba variable para suministrar aceite y una válvula de seguridad para protección de seguridad.
En algunos sistemas hidráulicos, a veces se requiere aceite a alta presión con un caudal pequeño. En este caso, se puede utilizar un circuito de refuerzo para obtener alta presión en lugar de una bomba de alta presión separada. Cuando el actuador hidráulico no necesita suministro de aceite durante un cierto período de tiempo durante el ciclo de trabajo y resulta inconveniente detener la bomba, es necesario considerar la selección de un circuito de descarga.
Cuando la presión de trabajo en una determinada parte del sistema necesita ser inferior a la presión de la fuente principal de aceite, se debe considerar un circuito reductor de presión para obtener la presión de trabajo requerida.
3.3 Desarrollar un proceso de acción secuencial
Las acciones secuenciales de cada actuador de la máquina principal varían según el tipo de equipo. Algunas operan según procedimientos fijos, mientras que otras son aleatorias o artificiales. Los mecanismos de control de la maquinaria de construcción son en su mayoría manuales y generalmente están controlados por válvulas inversoras multidireccionales manuales. Las acciones secuenciales de cada actuador de la maquinaria de procesamiento están controladas principalmente por carrera. Cuando la parte de trabajo se mueve a una determinada posición, se envía una señal eléctrica a través del interruptor de carrera eléctrico al electroimán para empujar la válvula solenoide o presionar directamente la válvula de carrera para controlar las acciones posteriores. El interruptor de recorrido es más conveniente de instalar, mientras que la válvula de recorrido debe conectarse al circuito de aceite correspondiente, por lo que solo es adecuado para ocasiones en las que la conexión de la tubería es más conveniente.
También los hay de control de tiempo, control de presión, etc. Por ejemplo, una bomba hidráulica arranca sin carga. Después de un período de tiempo, cuando la bomba funciona normalmente, el relé de retardo envía una señal eléctrica para cerrar la válvula de descarga y establecer la presión de trabajo normal. El control de presión se utiliza principalmente en máquinas herramienta con abrazaderas hidráulicas, prensas extrusoras, etc. Cuando un actuador completa una acción predeterminada, la presión en el circuito alcanza un cierto valor y se envía una señal eléctrica a través del relé de presión o la válvula de secuencia. abierto para permitir que el aceite a presión pase a través de él para iniciar la siguiente acción.
3.4 Seleccionar fuente de energía hidráulica
El medio de trabajo del sistema hidráulico lo proporciona completamente la fuente hidráulica, y el núcleo de la fuente hidráulica es la bomba hidráulica. El sistema de estrangulamiento y regulación de velocidad generalmente utiliza una bomba cuantitativa para suministrar aceite. En ausencia de otras fuentes auxiliares de aceite, el volumen de suministro de aceite de la bomba hidráulica debe ser mayor que la demanda de aceite del sistema. El exceso de aceite regresa al tanque de aceite a través de la válvula de desbordamiento. La válvula de desbordamiento Al mismo tiempo, desempeña la función de controlar y estabilizar la presión de la fuente de aceite. La mayoría de los sistemas de control volumétrico de velocidad utilizan una bomba variable para suministrar aceite y una válvula de seguridad para limitar la presión máxima del sistema.
Para ahorrar energía y mejorar la eficiencia, el volumen de suministro de aceite de la bomba hidráulica debe intentar igualar el flujo requerido por el sistema. Para situaciones en las que la cantidad de aceite requerida por el sistema varía mucho en cada etapa del ciclo de trabajo, generalmente se utiliza el suministro de aceite con bombas múltiples o el suministro de aceite con bombas variables. Para situaciones en las que el caudal requerido es pequeño durante mucho tiempo, se puede agregar un acumulador como fuente auxiliar de aceite.
El dispositivo de purificación de aceite es indispensable en la fuente hidráulica. Generalmente se instala un filtro grueso en la entrada de la bomba y el aceite que ingresa al sistema se filtra nuevamente a través del filtro fino correspondiente según los requisitos de los componentes protegidos. Para evitar que las impurezas del sistema regresen al tanque de aceite, se puede instalar un filtro magnético u otros tipos de filtros en la línea de retorno de aceite. Según el entorno en el que se encuentra el equipo hidráulico y los requisitos de aumento de temperatura, también se deben considerar medidas de calefacción, refrigeración y otras.
3.5. Dibujar el diagrama del sistema hidráulico.
El diagrama del sistema hidráulico de toda la máquina se compone del circuito de control planificado y la fuente hidráulica. Al combinar cada circuito, se deben eliminar los componentes redundantes y la estructura del sistema debe ser simple. Preste atención a la relación de entrelazado entre varios componentes para evitar fallos de funcionamiento. Se deben minimizar los enlaces de pérdida de energía. Para mejorar la eficiencia de trabajo del sistema, con el fin de facilitar el mantenimiento y monitoreo del sistema hidráulico, se deben instalar los componentes de detección necesarios (como manómetros, termómetros, etc.) en las secciones principales del sistema.
Las partes clave de equipos grandes deben estar equipadas con piezas de equipo para que puedan reemplazarse rápidamente en caso de accidente y garantizar el funcionamiento continuo del equipo principal. Cada componente hidráulico debe utilizar piezas estándar nacionales tanto como sea posible, y el diagrama debe dibujarse de acuerdo con la posición normal de los símbolos funcionales de los componentes hidráulicos estipulados en las normas nacionales. Para componentes no estándar de diseño propio, se pueden utilizar diagramas esquemáticos estructurales para dibujarlos.
