Гидравлический электромагнитный распределительный клапан и ручной клапан: полная автоматизация и сравнение производительности

Для проектировщиков гидравлических систем, производителей оборудования и специалистов по экспортным закупкам выбор правильного гидрораспределителя напрямую влияет на возможности автоматизации машины, безопасность оператора и скорость реагирования системы. Ручные клапаны обеспечивают простоту и прямое тактильное управление, но требуют присутствия оператора на месте расположения клапана и не могут быть интегрированы в автоматизированные системы управления. Гидравлические электромагнитные распределительные клапаны преобразуют электрические сигналы в механическое движение золотника, обеспечивая дистанционное управление, интеграцию программируемого логического контроллера и быстрое время отклика, с которым не могут сравниться ручные клапаны. Понимание различий между этими типами клапанов помогает покупателям выбрать оптимальное решение для различных применений, от автоматизированной сельскохозяйственной техники до промышленных производственных линий.

Ручные клапаны основаны на механических рычагах, которые оператор должен физически перемещать. Это требует от оператора находиться рядом с клапаном, ограничивает возможности автоматизации и утомляет во время повторяющихся операций. В электромагнитных клапанах используются электромагнитные катушки для перемещения золотника при подаче электрического тока. Это позволяет управлять кнопками с удаленной станции оператора, автоматически устанавливать последовательность действий с помощью программируемых контроллеров, а время отклика измеряется в миллисекундах, а не в секундах. В следующей таблице приведены основные различия между гидравлическими электромагнитными гидрораспределителями и ручными клапанами.

Промышленный опыт подтверждает, что гидравлические электромагнитные гидрораспределители обеспечивают превосходные возможности автоматизации и комфорт оператора в приложениях, требующих частой езды на велосипеде или дистанционного управления. Для оборудования, которое должно функционировать как часть автоматизированного процесса, технология электромагнитных клапанов является скорее необходимой, чем дополнительной.

Понимание конструкции и принципов работы электромагнитного клапана

Гидравлический электромагнитный распределительный клапан состоит из нескольких ключевых компонентов, которые работают вместе для преобразования электрических сигналов в управление гидравлическим потоком. Понимание этой конструкции помогает покупателям оценить качество клапанов и выбрать подходящие конфигурации для их применения.

Корпус клапана обычно изготавливается из высокопрочного чугуна или ковкого чугуна, выдерживающего гидравлическое давление до 350 бар или 5000 фунтов на квадратный дюйм. В корпусе имеются прецизионные отверстия, в которых размещается золотник и которые обеспечивают каналы для потока между отверстиями. Электромагнитные клапаны доступны в двух основных типах конструкции: с мокрой арматурой и с сухой арматурой. В соленоидах с мокрым якорем якорь погружен в гидравлическую жидкость, которая смазывает движущиеся части и рассеивает тепло, но требует особого внимания к чистоте жидкости. В соленоидах с сухим якорем якорь отделен от гидравлической жидкости уплотнительной трубкой, что сохраняет электрические компоненты сухими, но создает дополнительное трение. Для большинства мобильных и промышленных применений конструкции с мокрым якорем обеспечивают более длительный срок службы и более высокую выходную силу.

Соленоидная катушка преобразует электрическую энергию в магнитную силу, которая приводит в движение якорь и прикрепленную к нему катушку. Катушки рассчитаны на напряжение: обычно 12 или 24 В постоянного тока для мобильных устройств и 110 или 220 В переменного тока для промышленного применения. Катушки постоянного тока тише и выделяют меньше тепла, чем катушки переменного тока, но требуют достаточной емкости аккумулятора. Катушки переменного тока имеют более высокий пусковой ток при начальном движении золотника, чем меньший ток удержания, что обеспечивает большую силу переключения с меньшим нагревом во время непрерывной работы. Катушки герметизированы для защиты от влаги, пыли и вибрации. Качественные катушки, такие как те, которые используются компанией Anhui Zhongjia Hydraulic Technology Co., Ltd., проверены на миллионы циклов и рассчитаны на непрерывную работу без перегрева.

Золотник — это движущийся элемент, направляющий поток, по функциям идентичный золотникам с ручным клапаном, но перемещаемый силой соленоида, а не движением рычага. Катушки прецизионно отшлифованы из закаленной стали с чистотой поверхности менее 0,2 микрометра Ra. Различные типы золотников обеспечивают разные схемы потока, включая открытый центр, закрытый центр, тандемный центр, поплавковый центр и регенеративный центр. Положение золотника определяется тем, на какой соленоид подается питание. Двухпозиционные клапаны имеют золотник на обоих концах хода. Трехпозиционные клапаны имеют нейтральное положение, центрируемое пружиной, с соленоидами, перемещающими золотник против силы пружины.

Ручное дублирование является важной функцией электромагнитных клапанов, позволяющей переключать клапан вручную при отсутствии электропитания или во время ввода в эксплуатацию. Маленькая кнопка или рычаг на корпусе соленоида вручную толкает якорь и катушку. Ручное дублирование необходимо для устранения неполадок и аварийного режима работы при выходе из строя электрических систем. Механизмы дублирования обычно имеют пружинный возврат и для работы требуют давления инструмента или ногтя. Для применений, где клапану может потребоваться продолжительное ручное управление, доступны дублирующие устройства с фиксацией, которые удерживают положение без постоянного давления.

Электромагнитные клапаны прямого действия и пилотные клапаны

Гидравлические электромагнитные гидрораспределители делятся на две основные категории в зависимости от того, как сила соленоида применяется для перемещения золотника. Понимание разницы между конструкциями прямого действия и пилотного управления помогает покупателям выбрать клапан, соответствующий их требованиям к расходу и давлению.

Электромагнитные клапаны прямого действия имеют соленоидный якорь, напрямую соединенный с главным золотником. Когда на соленоид подается питание, якорь тянет золотник прямо в сдвинутое положение. Клапаны прямого действия просты, надежны и имеют самое быстрое время отклика, обычно от 20 до 40 миллисекунд. Однако сила соленоида, необходимая для смещения золотника, увеличивается с увеличением расхода и давления из-за сил гидравлического потока, действующих на золотник. Поэтому клапаны прямого действия ограничены меньшими расходами, обычно до 40–60 литров в минуту. Для применений с низким расходом, таких как пилотные контуры, тормозные системы и небольшое оборудование, клапаны прямого действия обеспечивают превосходную производительность при меньших затратах.

В электромагнитных клапанах с пилотным управлением используется небольшой пилотный соленоид для управления положением большего основного золотника. Когда на пилотный соленоид подается питание, он направляет небольшое количество гидравлической жидкости из главного порта давления к концу основного золотника, толкая основной золотник в сдвинутое положение. Затем пилотная жидкость вытекает из противоположного конца главного золотника обратно в бак. Клапаны с пилотным управлением могут контролировать гораздо более высокие потоки, чем клапаны прямого действия, поскольку пилотная система обеспечивает силу для перемещения главного золотника, а не непосредственно соленоида. Для клапанов с пилотным управлением характерен расход от 80 до 300 литров в минуту. Однако клапаны с пилотным управлением требуют минимального давления, обычно от 5 до 10 бар, для создания пилотного усилия, необходимого для перемещения основного золотника. При очень низком давлении клапан может не смещаться надежно. Клапаны с пилотным управлением также имеют немного более медленное время отклика, чем клапаны прямого действия, обычно от 50 до 100 миллисекунд.

Выбор между конструкциями прямого действия и пилотного управления зависит от применения. Для систем с низким расходом и низким давлением, где быстрая реакция имеет решающее значение, предпочтительны клапаны прямого действия. В системах с высоким расходом, где доступно давление, клапаны с пилотным управлением обеспечивают необходимую пропускную способность с разумным временем срабатывания. Для систем, которые должны работать при очень низком давлении или в которых наблюдается частое падение давления, клапаны прямого действия обеспечивают более надежное переключение передач. Многие производители, включая Anhui Zhongjia, предлагают оба типа, что позволяет разработчикам систем выбирать оптимальный клапан для каждой функции в многоклапанной системе.

Конфигурации электромагнитных клапанов и функции цепи

Гидравлические электромагнитные гидрораспределители доступны в нескольких конфигурациях, которые определяют поведение гидравлического контура. Понимание этих конфигураций помогает покупателям выбрать правильный клапан для конкретных функций машины и требований к управлению.

Типы золотников определяют пути потока в каждом положении золотника, как и в ручных клапанах. Распространенные типы золотников для электромагнитных клапанов включают открытый центр, закрытый центр, тандемный центр, поплавковый центр и регенеративный центр. Золотники с открытым центром соединяют все рабочие порты с резервуаром в нейтральном положении, позволяя потоку насоса возвращаться в резервуар при низком давлении. Это наиболее распространенная конфигурация гидравлических систем с открытым центром. Золотники с закрытым центром блокируют все порты в нейтральном положении, используются с насосами переменной производительности или аккумуляторными цепями. Тандемные центральные золотники соединяют порт насоса с баком, блокируя при этом рабочие порты в нейтральном положении, позволяя удерживать нагрузку привода, пока поток насоса возвращается в бак. Золотники с плавающим центром соединяют оба рабочих порта с баком в нейтральном положении, одновременно блокируя порт насоса, позволяя приводу свободно перемещаться под действием внешних сил.

Количество позиций означает, сколько отдельных положений золотника обеспечивает клапан. Двухпозиционные клапаны имеют золотник на обоих концах хода, управляемый соленоидом. Обычные двухпозиционные конфигурации включают в себя смещение пружины, когда пружина возвращает золотник, когда соленоид обесточен, и фиксацию, когда золотник остается на месте после отключения питания соленоида до тех пор, пока не подается питание на противоположный соленоид. Трехпозиционные клапаны имеют нейтральное положение, центрированное пружиной, с соленоидами на каждом конце, перемещающими золотник против силы пружины. Когда оба соленоида обесточены, пружины возвращают золотник в центр. Трехпозиционные клапаны наиболее распространены для двунаправленного управления приводом, например, для выдвижения и втягивания цилиндра.

Количество путей означает, сколько путей потока может соединить клапан. Наиболее распространены четырехходовые трехпозиционные клапаны с портом давления, портом резервуара и двумя рабочими портами. Четырехходовые клапаны управляют двунаправленными цилиндрами и двигателями. Трехходовые клапаны используются для цилиндров одностороннего действия с давлением, баком и одним рабочим портом. Двухходовые клапаны используются в качестве простых переключателей для гидравлических контуров. В сложных системах с несколькими приводами многосекционные блоки электромагнитных клапанов объединяют несколько золотников в единый узел, что сокращает пространство и упрощает трубопроводы.

Варианты напряжения включают 12 В постоянного тока для большинства мобильных устройств, 24 В постоянного тока для более крупной мобильной техники и промышленного применения и 110 или 220 В переменного тока для стационарного промышленного оборудования. Катушки постоянного тока предпочтительны для мобильных устройств, поскольку они работают от аккумулятора автомобиля и менее чувствительны к падению напряжения. Катушки переменного тока обеспечивают более высокий пусковой ток для положительного переключения, но могут перегореть, если золотник застрянет, что требует повышенного внимания к чистоте жидкости. При экспортном применении перед заказом проверьте совместимость напряжения со стандартными электрическими системами рынка назначения.

Электрические соединения и интерфейсы управления

Правильное электрическое соединение необходимо для надежной работы электромагнитного клапана. Доступны различные варианты подключения, соответствующие различным условиям окружающей среды и требованиям системы управления. Понимание этих возможностей помогает покупателям выбирать клапаны, которые легко интегрируются с их оборудованием.

Разъемы DIN являются отраслевым стандартом для электрических соединений электромагнитных клапанов. Разъем DIN 43650, форма A, представляет собой прямоугольный 3-контактный разъем, обеспечивающий защиту IP65 от пыли и водяных струй при правильном соединении. В целях безопасности разъем имеет клемму заземления. Разъемы DIN предпочтительны для промышленного и мобильного применения, поскольку они широко доступны, обеспечивают надежную фиксацию и позволяют быстро заменить катушку без перемонтажа проводов. Для влажных сред или сред с водой доступны разъемы со степенью защиты IP67 или IP69K с дополнительным уплотнением.

Выводные провода являются более дешевой альтернативой разъемам DIN, поскольку катушка имеет постоянно прикрепленные провода, которые выходят через компенсатор натяжения. Выводные провода менее удобны для замены, но их можно использовать в тех случаях, когда клапан не снимается часто. Выводные провода обычно имеют длину от 300 до 500 миллиметров и доступны в различных сечениях. Для применений с высокой вибрацией рекомендуется использовать подводящие провода с дополнительной защитой от натяжения.

Штепсельные и розеточные соединения обеспечивают высочайший уровень защиты окружающей среды и обычно используются в мобильном оборудовании, которое подвергается промывке под высоким давлением. Разъемы типа Deutsch и AMP обеспечивают герметичные соединения, выдерживающие воздействие брызг под высоким давлением и соли. Эти разъемы дороже, чем разъемы DIN, но обеспечивают большую надежность в суровых условиях. Для экспортного оборудования, используемого в морской или сельскохозяйственной среде, часто используются разъемы Deutsch.

На некоторых электромагнитных катушках предусмотрены световые индикаторы, показывающие, что катушка находится под напряжением. Эти индикаторы помогают операторам и специалистам по техническому обслуживанию проверять, поступает ли электроэнергия на клапан. Светодиодные индикаторы имеют длительный срок службы и низкое энергопотребление. Некоторые индикаторные лампы встроены в разъем DIN, а другие встроены в молдинг катушки. Для устранения неисправностей в полевых условиях клапаны со световыми индикаторами значительно сокращают время диагностики.

Специальный выбор для электромагнитных направляющих клапанов

В различных отраслях промышленности и применениях требуются особые конфигурации гидрораспределителей с электромагнитным управлением. Понимание этих требований помогает покупателям выбрать правильные характеристики клапанов для их оборудования и условий эксплуатации.

В сельскохозяйственной технике, включая тракторы, комбайны и опрыскиватели, электромагнитные клапаны обеспечивают автоматизированные функции, повышающие производительность. Типичные области применения включают контроль высоты жатки, контроль скорости мотовила и автоматическое рулевое управление. Клапаны должны выдерживать воздействие пыли, грязи, влаги и экстремальных температур на открытом воздухе. Разъемы DIN со степенью защиты IP67 обеспечивают достаточную защиту для большинства сельскохозяйственных применений. Для обеспечения максимальной надежности клапаны с ручным дублированием позволяют продолжать работу в случае выхода из строя электрических систем. Расход обычно находится в диапазоне от 30 до 150 литров в минуту при давлении до 250 бар. Для точного земледелия клапаны с возможностью пропорционального управления обеспечивают точное дозирование для управления навесным оборудованием.

Для промышленного оборудования, включая прессы, машины для литья под давлением и погрузочно-разгрузочное оборудование, электромагнитные клапаны интегрированы в автоматизированные производственные линии. Клапаны обычно устанавливаются на коллекторах, чтобы уменьшить количество трубопроводов и мест утечек. Катушки переменного тока широко распространены из-за доступности промышленной мощности. В средах, чувствительных к шуму, клапаны со специальными глушителями снижают шум выхлопа пилота. Расходы варьируются от 20 до 300 литров в минуту при давлении до 350 бар. Для применений с высокими циклами используются клапаны с катушками с увеличенным сроком службы и закаленными золотниками.

Для мобильной строительной техники, включая экскаваторы, погрузчики и краны, электромагнитные клапаны позволяют дистанционно управлять вспомогательными функциями. Клапаны с пилотным управлением широко распространены из-за больших расходов, необходимых для гидравлических двигателей и цилиндров. Клапаны должны выдерживать вибрационные и ударные нагрузки. Крайне важны герметичные разъемы и устойчивые к коррозии корпуса. Для навесного оборудования экскаватора, такого как большие пальцы и уплотнители, электромагнитные клапаны, установленные непосредственно на навесном оборудовании, обеспечивают удобное управление из кабины. Расходы варьируются от 60 до 200 литров в минуту при давлении до 300 бар.

В погрузочно-разгрузочном оборудовании, включая вилочные погрузчики и подъемники, электромагнитные клапаны повышают безопасность благодаря автоматическим функциям. Типичные области применения включают автоматическое выравнивание, ограничение скорости и удержание груза. Клапаны со встроенными обратными клапанами с пилотным управлением предотвращают смещение нагрузки, когда золотник находится в нейтральном положении. В электрических вилочных погрузчиках катушки с низким энергопотреблением продлевают срок службы батареи. Расход обычно находится в диапазоне от 15 до 60 литров в минуту при давлении до 210 бар. Для воздушных подъемников клапаны с возможностью аварийного опускания обеспечивают безопасность при отключении электроэнергии.