I fondamenti dell'applicazione delle valvole elettroidrauliche

Le basi delle valvole elettroidrauliche sono facili da comprendere: sono valvole ad azionamento elettrico che controllano il modo in cui il fluido idraulico viene inviato agli attuatori. Tuttavia, per applicare le valvole elettroidrauliche a sistemi idraulici efficienti ed efficaci, i progettisti devono considerare diversi fattori. Questo articolo esplorerà sette considerazioni chiave sulla progettazione per l'applicazione delle valvole elettroidrauliche.

Le valvole on/off sono fondamentalmente gli interruttori on/off per i sistemi idraulici. Le valvole on/off vengono generalmente utilizzate in applicazioni in cui non è richiesto il controllo preciso della posizione o della velocità. Le valvole proporzionali offrono un controllo più variabile delle portate per i sistemi idraulici.

Queste valvole vengono generalmente utilizzate in applicazioni in cui è richiesto un maggiore controllo oltre a una valvola di controllo direzionale standard. Alcune applicazioni che richiedono il controllo della portata variabile in cui le valvole proporzionali brillano includono il controllo del passo delle turbine eoliche, la lavorazione del legno, le macchine utensili e la formatura dei metalli. Se sono necessari tempi e/o posizionamenti specifici, pensa in modo proporzionale.

Determinare se una valvola con elettronica integrata o esterna sia la scelta migliore richiede una valutazione approfondita dell'applicazione. Generalmente, l'elettronica integrata viene utilizzata per localizzare il controllo sulla valvola e semplificare il cablaggio sul controller. L'elettronica esterna viene spesso utilizzata in aree con vibrazioni e temperature elevate che possono ridurre le prestazioni dell'elettronica.

Il pilotaggio di una valvola elettronica esterna richiede l'uso di un modulo elettronico che può essere configurato su parametri personalizzati come la corrente di azionamento del solenoide desiderata e le velocità di rampa. Le valvole elettroniche integrate possono essere comandate direttamente con un comando standard che include 4-20 mA o ±10 V CC e portata per lo stesso livello di personalizzazione.

Esistono due opzioni di controllo per i sistemi idraulici: ad anello aperto e ad anello chiuso. In termini generali da manuale, un sistema a circuito aperto non può compensare eventuali disturbi che alterano il segnale di pilotaggio del controller. I sistemi a circuito chiuso non presentano questo difetto; i disturbi nel sistema vengono compensati misurando la risposta in uscita e confrontandola con l'ingresso. Se viene osservata una differenza (nota come segnale di errore), l'errore viene restituito al controller per regolare l'uscita sul valore desiderato.

Ad esempio, esistono valvole azionate da solenoidi proporzionali che non chiudono internamente l'anello attorno alla bobina. Sono utilizzati per applicazioni di accelerazione e misurazione.

Altre valvole chiudono il circuito internamente attorno alla posizione della bobina ma possono essere integrate in un sistema a circuito chiuso. L'errore nel sistema viene misurato da un trasduttore; ovvero un sensore di posizione o di velocità su un attuatore, un trasduttore di pressione o un flussometro per una precisione ancora maggiore. Le servovalvole elettroidrauliche che funzionano nei sistemi di controllo a circuito chiuso sono progettate per utilizzare bassa potenza e feedback meccanico per fornire un controllo preciso.

I parametri che devono essere considerati quando si specificano i sistemi di controllo a circuito aperto e chiuso includono:

Isteresi: la differenza nell'uscita misurata tra il comando crescente e quello decrescente.

Risposta al gradino: il tempo richiesto dal comando iniziale a quando la valvola si stabilizza sull'uscita desiderata.

Risposta in frequenza: la velocità massima alla quale una valvola può funzionare con precisione.

Perdita interna: flusso di bypass inerente alle valvole a spola a causa di giochi meccanici.

Capacità di flusso: la quantità di fluido che può passare attraverso la valvola.

Le bobine delle valvole proporzionali sono generalmente classificate per un flusso nominale a una pressione differenziale di 10 bar, mentre le bobine delle servovalvole sono generalmente classificate per un flusso nominale a una pressione differenziale di 70 bar. Le bobine di dosaggio uguali forniscono un flusso simmetrico a ciascuna porta di lavoro. Ciò può essere utile quando si aziona un motore o un cilindro a doppio stelo con aree efficaci uguali. Bobine di dosaggio uguali comporteranno una velocità ridotta durante la retrazione di un cilindro a stelo singolo a causa dell'area differenziale tra lo stelo e il pistone.