Menguasai Klep Elektrohidrolis: Prinsip Desain Utama

Dasar klep elektrohidrolis mudah dipahami — mereka adalah klep yang dioperasikan secara listrik yang mengontrol cara cairan hidrolik dikirim ke aktuator. Namun, untuk menerapkan klep elektrohidrolis untuk sistem hidrolik yang efisien dan efektif, desainer harus mempertimbangkan beberapa faktor. Artikel ini akan mengeksplorasi tujuh pertimbangan desain utama untuk menerapkan klep elektrohidrolis.

1. Klep On/Off vs Proporsional

Klep on/off pada dasarnya adalah saklar on/off untuk sistem hidrolik. Klep on/off biasanya digunakan dalam aplikasi di kontrol posisi atau kecepatan yang presisi tidak diperlukan. Klep proporsional menawarkan kontrol yang lebih variabel dari laju aliran untuk sistem hidrolik.

Klep ini biasanya digunakan dalam aplikasi di kontrol yang lebih diperlukan di luar klep kontrol arah standar. Beberapa aplikasi yang memerlukan kontrol laju aliran variabel di mana klep proporsional unggul termasuk kontrol pitch turbin angin, pengolahan kayu, alat mesin, dan pembentukan logam. Jika waktu dan/atau posisi spesifik diperlukan, pikirkan proporsional.

2. Elektronika Papan vs Elektronika Luar Papan

Menentukan apakah klep dengan elektronika papan atau luar papan adalah pilihan terbaik memerlukan evaluasi yang mendalam dari aplikasi. Secara umum, elektronika papan digunakan untuk melokalkan kontrol di klep dan menyederhanakan kabel pada pengontrol. Elektronika luar papan sering digunakan di area dengan getaran dan suhu tinggi yang dapat mengurangi performa elektronika.

Mengemudi klep elektronika luar papan memerlukan penggunaan modul elektronik yang dapat dikonfigurasi untuk parameter kustom seperti arus pengakaran solenoid yang diinginkan dan tingkat rampa. Klep elektronika papan dapat dikomando langsung dengan perintah standar termasuk 4-20 mA atau ±10 VDC dan aliran untuk tingkat kustomisasi yang sama.

3. Kontrol Terbuka vs Tertutup

Ada dua opsi kontrol untuk sistem hidrolik: terbuka dan tertutup. Dalam istilah buku teks umum, sistem terbuka tidak dapat mengkompensasi gangguan apa pun yang mengubah sinyal pengemudi dari pengontrol. Sistem tertutup tidak memiliki kelemahan ini; gangguan dalam sistem dikompensasi dengan mengukur respons output dan membandingkannya dengan input. Jika ada perbedaan yang diamati (dikenal sebagai sinyal kesalahan), kesalahan dikembalikan ke pengontrol untuk menyesuaikan output ke nilai yang diinginkan.

Misalnya, ada klep yang dioperasikan oleh solenoid proporsional yang tidak menutup loop secara internal di sekitar spool. Mereka digunakan untuk aplikasi percepatan dan pengukuran.

Klep lain menutup loop secara internal di sekitar posisi spool tetapi dapat diintegrasikan ke dalam sistem tertutup. Kesalahan dalam sistem diukur oleh transduser; misalnya, sensor posisi atau kecepatan pada aktuator, transduser tekanan, atau meter aliran untuk akurasi yang lebih besar. Klep servo elektrohidrolis yang beroperasi dalam sistem kontrol tertutup dirancang untuk menggunakan daya rendah dan umpan balik mekanis untuk memberikan kontrol yang presisi.

Parameter yang harus dipertimbangkan saat menentukan sistem kontrol terbuka dan tertutup meliputi:

• Histeresis: Perbedaan dalam output yang diukur antara perintah meningkat dan menurun.

• Respons langkah: Waktu yang diperlukan dari perintah awal hingga klep stabil pada output yang diinginkan.

• Respons frekuensi: Kecepatan maksimum di mana klep dapat beroperasi dengan akurasi.

• Kecurigaan internal: Aliran lepas yang melekat pada klep spool akibat kesesakan mekanis.

• Kapasitas aliran: Jumlah cairan yang dapat melewati klep.

4. Pengukuran Spool

Spool klep proporsional biasanya diberi rating untuk aliran nominal pada tekanan diferensial 10 bar, sementara spool klep servo biasanya diberi rating untuk aliran nominal pada tekanan diferensial 70 bar. Spool pengukuran yang sama menyediakan aliran simetris ke setiap port kerja. Ini dapat berguna saat mengemudi motor atau silinder double-rod dengan area efektif yang sama. Spool pengukuran yang sama akan menghasilkan kecepatan yang lebih rendah selama penarikan silinder single-rod karena area diferensial di antara tongkat dan piston.

Spool rasio menyediakan aliran tidak simetris di antara port kerja; yang paling umum digunakan adalah desain rasio 2:1. Saat digunakan untuk mengemudi silinder rasio 2:1, misalnya, kecepatan yang sama akan dicapai antara perluasan dan penarikan silinder karena pencocokan area yang tidak seimbang. Disarankan untuk menentukan ukuran klep proporsional semaksim mungkin kecil untuk mengontrol beban. Untuk mempertahankan kontrol, tekanan balik terhadap beban harus diberikan setiap saat. Aturan umum adalah memilih spool yang akan menggunakan 90-95 persen dari rating aliran maksimum. Memilih spool dengan kapasitas aliran terlalu besar dapat menghasilkan ketidakstabilan sistem.

5. Senyawa Pengisi

Saat memilih senyawa untuk seal elastomer dalam setiap kontrol arah klep, konsultasikan sumber produsen untuk informasi kompatibilitas cairan dan senyawa. Aplikasi industri standar menggunakan minyak mineral biasanya akan menggunakan seal nitrile, yang juga direkomendasikan saat mengontrol air-glikol.

Aplikasi yang melibatkan suhu yang ditingkatkan atau cairan yang kurang umum dapat menggunakan banyak grade senyawa fluorokarbon. Jika ragu, konsultasikan pabrik untuk bantuan dalam memilih senyawa pengisi.

6. Sirkuit Regeneratif dan Fungsi Hibrida

Sirkuit regeneratif merute cairan yang dikeluarkan dari ujung tongkat silinder kembali ke ujung piston alih-alih ke tangki untuk perluasan yang dipercepat dari aktuator. Penggunaan sirkuit regeneratif dapat memungkinkan desainer sistem untuk menggunakan pompa yang lebih kecil untuk mencapai persyaratan desain ketika gerakan cepat diperlukan hanya dalam satu arah. Klep kontrol arah regeneratif untuk kontrol on/off dan proporsional (kode aliran R) memungkinkan desainer sistem untuk mencapai fungsi regeneratif tanpa kebutuhan untuk menambahkan klep tambahan ke sirkuit.

Klep regeneratif hibrida menawarkan desainer sistem kemampuan untuk mengaktifkan kontrol regeneratif melalui sinyal listrik terpisah dari sinyal perintah. Saat menggunakan kontrol regeneratif, gaya di sacrificikan untuk kecepatan. Fungsi hibrida (kode aliran Z) memungkinkan desainer untuk memilih di antara fungsi hidrolik standar untuk membangun gaya dan fungsi regeneratif untuk mempercepat beban dengan cepat.

7. Pola Pemasangan

Konfigurasi pemasangan untuk klep elektro-hidrolis dipandu oleh standar NFPA/ ISO — penyebutan seri D03, D05, D07, D08, dan D10 akan menunjukkan kepatuhan terhadap standar. Klep yang dioperasikan pilot lebih stabil di seluruh rentang aliran yang luas dan memungkinkan sistem untuk beroperasi dengan kapasitas aliran yang lebih besar. Seringkali, tekanan pilot hidrolik yang digunakan untuk mengontrol spool tahap utama memberikan gaya yang lebih besar daripada solenoid pada klep drive arah, yang mengarah pada performa yang lebih dapat diprediksi bagi pengguna.

Kesimpulan

Ada banyak sumber daya yang tersedia untuk desainer teknis saat menentukan komponen untuk sistem: lembar referensi, kalkulator, alat konfigurasi, dan lebih banyak. Namun, tidak ada yang menggantikan pengalaman dan pengetahuan aplikasi yang dalam.

Manfaatkan pengalaman “sudah ada dan sudah lihat” yang dapat ditawarkan oleh insinyur aplikasi pemasok Anda. Mereka tidak hanya memahami bagaimana komponen yang ditawarkan perusahaan mereka bekerja tetapi mereka juga memiliki manfaat telah membantu orang lain dalam situasi yang sama memperbaiki kesalahan desain dan mereka telah memecahkan masalah untuk beberapa aplikasi yang paling unik.

Artikel ini ditulis oleh Matthew Davis, manajer penjualan produk; Mitch Eichler, insinyur aplikasi; dan Tom Gimben, manajer penjualan produk di Parker Hannifin Corp., Divisi Klep Hidrolik, Elyria, OH. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi di sini.