전자유압 밸브 적용의 기본 사항

전기 유압식 밸브의 기본 사항은 이해하기 쉽습니다. 유압식 유체가 액추에이터로 전송되는 방식을 제어하는 ​​전기 작동식 밸브입니다. 그러나 효율적이고 효과적인 유압 시스템에 전자 유압 밸브를 적용하려면 설계자가 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 이 기사에서는 전기 유압 밸브를 적용하기 위한 7가지 주요 설계 고려 사항을 살펴봅니다.

1. 온/오프 대 비례 밸브

온/오프 밸브는 기본적으로 유압 시스템의 온/오프 스위치입니다. 온/오프 밸브는 일반적으로 정확한 위치 또는 속도 제어가 필요하지 않은 애플리케이션에 사용됩니다. 비례 밸브는 유압 시스템의 유량을 보다 다양하게 제어할 수 있습니다.

이 밸브는 일반적으로 표준 방향 제어 밸브 이상으로 더 많은 제어가 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 비례 밸브가 빛나는 가변 유량 제어를 요구하는 몇 가지 응용 분야에는 풍력 터빈 피치 제어, 목재 가공, 공작 기계 및 금속 성형이 있습니다. 특정 타이밍 및/또는 위치 지정이 필요한 경우 비례적으로 생각하십시오.

2. 온보드 전자 제품 대 오프보드 전자 장치

온보드 또는 오프보드 전자 장치가 있는 밸브가 최선의 선택인지 결정하려면 애플리케이션에 대한 심층적인 평가가 필요합니다. 일반적으로 온보드 전자 장치는 밸브에서 제어를 국한하고 컨트롤러에서 배선을 단순화하는 데 사용됩니다. 오프보드 전자 장치는 전자 장치의 성능을 저하시킬 수 있는 진동 및 온도가 높은 영역에서 자주 사용됩니다.

오프보드 전자 밸브를 구동하려면 원하는 솔레노이드 구동 전류 및 램프 속도와 같은 맞춤형 매개변수로 구성할 수 있는 전자 모듈을 사용해야 합니다. 온보드 전자 밸브는 4-20 mA 또는 ±10 VDC를 포함한 표준 명령과 동일한 수준의 사용자 정의를 위한 흐름으로 직접 명령할 수 있습니다.

3. 개방 루프 대 폐쇄 루프 제어

유압 시스템에는 개방 루프와 폐쇄 루프의 두 가지 제어 옵션이 있습니다. 일반적인 교과서 용어로 개루프 시스템은 컨트롤러의 구동 신호를 변경하는 모든 장애를 보상할 수 없습니다. 폐쇄 루프 시스템에는 이러한 단점이 없습니다. 시스템의 교란은 출력 응답을 측정하고 입력과 비교하여 보상됩니다. 관찰된 차이(오류 신호라고 함)가 있는 경우 출력을 원하는 값으로 조정하기 위해 오류가 컨트롤러에 피드백됩니다.

예를 들어, 스풀 주변의 루프를 내부적으로 닫지 않는 비례 솔레노이드로 작동되는 밸브가 있습니다. 가속 및 측정 애플리케이션에 사용됩니다.

다른 밸브는 스풀 위치 주변에서 내부적으로 루프를 닫지만 폐쇄 루프 시스템에 통합될 수 있습니다. 시스템의 오류는 변환기에 의해 측정됩니다. 즉, 액추에이터의 위치 또는 속도 센서, 압력 변환기 또는 더 높은 정확도를 위한 유량계. 폐쇄 루프 제어 시스템에서 작동하는 전자 유압식 서보 밸브는 정밀 제어를 제공하기 위해 저전력 및 기계적 피드백을 사용하도록 설계되었습니다.

개방 및 폐쇄 루프 제어 시스템을 지정할 때 고려해야 하는 매개변수는 다음과 같습니다.

• 히스테리시스:명령 증가 및 감소 사이의 측정된 출력의 차이입니다.

• 단계 응답:초기 명령에서 밸브가 원하는 출력으로 안정화될 때까지 필요한 시간입니다.

• 주파수 응답:밸브가 정확하게 작동할 수 있는 최대 속도입니다.

• 내부 누출:기계적 간극으로 인한 스풀 밸브 고유의 우회 흐름.

• 유량:밸브를 통과할 수 있는 유체의 양입니다.

4. 크기 조정 스풀

비례 밸브 스풀은 일반적으로 10bar의 차압에서 공칭 유량으로 평가되는 반면, 서보 밸브 스풀은 일반적으로 70bar의 차압에서 공칭 유량으로 평가됩니다. 동일한 계량 스풀은 각 작업 포트에 대칭적인 흐름을 제공합니다. 이는 동일한 유효 면적의 모터 또는 양봉 실린더를 구동할 때 유용할 수 있습니다. 동일한 계량 스풀은 로드와 피스톤 사이의 차동 면적으로 인해 단일 로드 실린더를 후퇴시키는 동안 속도를 감소시킵니다.

비율 스풀은 작업 포트 간에 비대칭 흐름을 제공합니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 2:1 비율 디자인입니다. 예를 들어, 2:1 비율의 실린더를 구동하는 데 사용될 때 불균형 영역의 일치로 인해 실린더의 확장과 수축 사이에 동일한 속도가 달성됩니다. 부하를 제어하기 위해 비례 밸브의 크기를 가능한 한 작게 지정하는 것이 좋습니다. 제어를 유지하려면 항상 부하에 대한 배압이 가해져야 합니다. 일반적으로 최대 유량 등급의 90-95%를 사용하는 스풀을 선택하는 것이 좋습니다. 유량 용량이 너무 큰 스풀을 선택하면 시스템이 불안정해질 수 있습니다.

5. 씰링 화합물

방향 제어 밸브의 엘라스토머 씰용 화합물을 선택할 때 유체 및 화합물 호환성 정보에 대한 제조업체 리소스를 참조하십시오. 광유를 사용하는 표준 산업 응용 분야에서는 일반적으로 니트릴 씰을 사용하며 이는 물-글리콜을 제어할 때도 권장됩니다.

고온 또는 덜 일반적으로 사용되는 유체와 관련된 응용 분야에서는 여러 등급의 탄화플루오르 씰 중 하나를 사용할 수 있습니다. 확실하지 않은 경우 실링 컴파운드를 선택하는 데 도움을 받으려면 공장에 문의하십시오.

6. 회생 회로 및 하이브리드 기능

재생 회로는 실린더의 로드 끝에서 배출된 유체를 액추에이터의 가속 확장을 위해 탱크 대신 피스톤 끝으로 다시 라우팅합니다. 회생 회로를 사용하면 시스템 설계자가 한 방향으로만 빠른 이동이 필요한 경우 더 작은 펌프를 사용하여 설계 요구 사항을 달성할 수 있습니다. 온/오프 및 비례 제어(R 흐름 코드)를 위한 회생 방향 제어 밸브를 사용하면 시스템 설계자가 회로에 밸브를 추가하지 않고도 회생 기능을 얻을 수 있습니다.

하이브리드 회생 밸브는 시스템 설계자에게 명령 신호가 아닌 별도의 전기 신호를 통해 회생 제어를 가능하게 하는 기능을 제공합니다. 재생 제어를 사용할 때 속도를 위해 힘이 희생됩니다. 하이브리드 기능(Z 흐름 코드)을 통해 설계자는 힘을 구축하는 표준 유압 기능과 부하를 빠르게 가속하는 재생 기능 중에서 선택할 수 있습니다.

7. 장착 패턴

전자 유압식 밸브의 장착 구성은 NFPA/ISO 표준을 따릅니다. D03, D05, D07, D08 및 D10 시리즈 지정은 표준 준수를 나타냅니다. 파일럿 작동 밸브는 광범위한 유량에서 더 안정적이며 시스템이 더 큰 유량으로 작동할 수 있습니다. 종종 메인 스테이지 스풀을 제어하는 ​​데 사용되는 유압 파일럿 압력은 방향 구동 밸브의 솔레노이드보다 더 큰 힘을 제공하여 사용자에게 보다 예측 가능한 성능을 제공합니다.

결론

참조 시트, 계산기, 구성 도구 등 시스템의 구성 요소를 지정할 때 설계 엔지니어가 사용할 수 있는 리소스가 많이 있습니다. 그러나 경험과 깊은 응용 지식을 대신할 수는 없습니다.

공급업체의 애플리케이션 엔지니어가 제공할 수 있는 "현장에서 목격한" 경험을 활용하십시오. 그들은 회사에서 제공하는 구성 요소가 어떻게 작동하는지 이해할 뿐만 아니라 동일한 상황에 있는 다른 사람들이 설계 실수를 수정하도록 도운 이점이 있으며 가장 독특한 응용 프로그램에 대한 문제를 해결했습니다.

이 기사는 제품 판매 관리자인 Matthew Davis가 작성했습니다. Mitch Eichler, 애플리케이션 엔지니어; 및 오하이오주 엘리리아에 있는 유압 밸브 사업부 Parker Hannifin Corp.의 제품 판매 관리자인 Tom Gimben. 자세한 내용은 을 참조하십시오. 여기 .