Када се пнеуматски цилиндар креће пребрзо или се бори са клизним покретом, решење обично лежи у правилном избору и инсталацији вентила за контролу протока. Пнеуматски вентил за контролу протока регулише проток компримованог ваздуха за контролу брзине актуатора, што га чини неопходним за сваки аутоматизовани систем који захтева прецизно време кретања. За разлику од својих хидрауличних колега, ови вентили морају да управљају динамиком компресибилне течности где односи притиска и звучни услови протока суштински мењају контролне карактеристике.
Како раде пнеуматски вентили за контролу протока
Основна функција укључује стварање променљивог ограничења у ваздушном путу. Како компримовани ваздух пролази кроз сужени отвор, енергија притиска се претвара у кинетичку енергију, стварајући пад притиска који смањује брзину протока низводно. Али компримовани ваздух се понаша другачије од нестишљивих течности, што доводи до сложености које утичу на стабилност управљања.
Када ваздух протиче кроз ограничење, однос између узводног притиска ($П_1$) и низводног притиска ($П_2$) одређује режим протока. При умереним падовима притиска, проток се повећава пропорционално са диференцијалом притиска. Међутим, када однос притиска $П_2/П_1$ падне испод критичне вредности (обично око 0,528 за ваздух), брзина протока у грлу достиже локалну звучну брзину. Ово стање, названо загушени ток или звучни ток, представља основну границу.
У пригушеном протоку, даље смањење низводног притиска више не повећава масени проток. Проток је ефективно "максимирао" при брзини звука кроз ту величину отвора. Овај физички феномен обезбеђује инхерентну стабилност пнеуматским системима.
ИСО 6358 Стандард за оцењивање протокаТрадиционалне хидрауличке вредности Цв нису довољне за пнеуматске апликације јер су засноване на нестишљивом протоку воде. Стандард ИСО 6358 ово решава са два параметра:
- Звучна проводљивост (Ц):Максимални капацитет протока у условима гушења, изражен у дм³/(с·бар).
- Однос критичног притиска (б):Прелазна тачка између подзвучног и звучног тока (обично 0,2 до 0,5).
Једначине протока засноване на овим параметрима су:
За загушен проток када $П_2/П_1 \ле б$:
$$ К = Ц \цдот П_1 \цдот К_т $$За подзвучни ток када је $П_2/П_1 > б$:
$$ К = Ц \цдот П_1 \цдот К_т \цдот \скрт{1 - \лефт(\фрац{\фрац{П_2}{П_1} - б}{1 - б}\десно)^2} $$Где је $К_т$ фактор корекције температуре.
Унутрашња конструкција и компоненте
Типичан регулатор брзине комбинује две функције у једном компактном телу: пригушивање и неповратни вентил.
Материјали тела вентила:Избор зависи од окружења. Месинг са никловањем служи општим потребама фабрике, док анодизовани алуминијум смањује тежину. Нерђајући челик (304/316) је неопходан за просторе за прање, а инжењерска пластика (ПБТ) нуди економична и лагана решења.
Дизајн игличастих вентила:Висококвалитетни дизајни користе навоје финог корака (10-15 ротација) за прецизну контролу у опсегу од 10-50 мм/с. Угао конуса утиче на карактеристичну криву—линеарни конуси обезбеђују пропорционалне промене, док једнаки процентуални конуси нуде бољу контролу при ниским отворима.
Конфигурација вентила за проверу:Интегрисани неповратни вентил омогућава слободан проток у обрнутом смеру. Типови заптивки за усне су компактни, али могу да процуре при ниском притиску; типови куглица или кукица обезбеђују чвршће затварање, али захтевају више простора.
Метер-Ин вс Метер-Оут контролне стратегије
Положај инсталације суштински утиче на понашање система. Ова разлика узрокује више проблема на терену него било који други аспект пнеуматске контроле протока.
Контрола излаза на мерач (ограничење издувних гасова)У овој конфигурацији, неповратни вентил омогућава слободан проток у цилиндар док игла ограничава издувни ваздух који напушта супротну комору. Принцип рада ствара јастук за притисак. Како се клип креће, издувни ваздух ствара повратни притисак, побољшавајући крутост и спречавајући клизање.
Контрола мерача (ограничење снабдевања)Овде игла ограничава долазни ваздух док се издувни вентили слободно отварају. Ово често доводи до нестабилног кретања („трзања“) јер притисак у доводној комори опада када се запремина повећава, што доводи до застоја клипа док се притисак не обнови.
"Ако сте у недоумици, измерите." Метер-оут је подразумевани избор за цилиндре двоструког дејства. Метер-ин би требало да буде резервисан само за цилиндре са једним дејством (повратак са опругом) или специфичне апликације са меким стартом.
| Карактеристично | Метер-Оут (издувни гас) | Метер-Ин (набавка) |
|---|---|---|
| Мотион Смоотхнесс | Одлично (спречава клизање) | Лоше (склоне трзању) |
| Руковање оптерећењем | Добро пригушење за прекорачење оптерећења | Опасност од бекства са гравитационим оптерећењем |
| Стабилност брзине | Високо (ефекат јастука) | Променљива (зависи од понуде) |
| Најбоље апликације | Цилиндри двоструког дејства | Цилиндри са једним дејством |
Процес избора и димензионисања вентила
Правилно димензионисање спречава мале вентиле који ограничавају силу актуатора и превелике вентиле који жртвују резолуцију контроле брзине.
Почните тако што ћете израчунати потребан проток на основу спецификација цилиндра:
$$ К = \фрац{А \цдот Л \цдот 60}{т} $$Где је $А$ површина клипа (цм²), $Л$ је дужина хода (цм), а $т$ је време хода (секунде).
Пад притиска:Ограничите пад притиска на вентилу на 0,5-1,0 бара при називном протоку. Већи падови троше енергију; изузетно мали падови указују на превелики вентил са лошом резолуцијом.
Инсталација и решавање проблема
Поставите вентил за контролу протока што је могуће ближе отвору цилиндра. Дуги ход цеви ствара компресибилну запремину која делује као ваздушна опруга, деградирајући одговор.
Почетно подешавање:Почните са отвореном иглом за 3-4 окрета. Ако дође до клизања, проверите контролу мерача. Ако је кретање пребрзо, затварајте постепено у корацима од четвртине окрета.
| Симптом | Вероватан узрок | Решење |
|---|---|---|
| Трзаји покрет (клизање) | Контрола мерача на цилиндру двоструког дејства | Поново конфигуришите на мерач |
| Брзина се мења у средини хода | Флуктуација притиска снабдевања | Инсталирајте наменски регулатор |
| Нема контроле брзине | Контаминација или сломљена игла | Прегледајте филтер; замените вентил |
| Цилиндар заноси након заустављања | Контролни вентил унутрашње цурење | Замените вентил; проверите контаминацију |
Одржавање и век трајања
Пнеуматски вентили за контролу протока се квалификују као компоненте које не захтевају много одржавања, али редовна провера спречава неочекиване кварове.
У нормалним индустријским условима са правилно филтрираним ваздухом (минимум 40 микрона), квалитетни вентили испоручују5-10 годинарадног века.
Фактори који смањују живот:
- Довод контаминираног ваздуха (преполови живот заптивке)
- Екстремне температуре изнад заптивних оцена
- Агресивно подешавање изазива хабање конца
- Излагање хемикалијама (захтева нерђајући челик/ФКМ)
Како се индустријски системи развијају, пнеуматска контрола протока се прилагођава уградњом сензора и мрежног повезивања. Док нови електрични актуатори нуде прецизност, пнеуматика остаје супериорна за апликације велике брзине, кратког хода, експлозивне атмосфере и окружења за прање где је потребна робусна толеранција преоптерећења.
