유압 제어

22-04-2021

유압 제어

압력 제어는 제한된 볼륨 안팎으로 유체의 흐름을 측정하여 유압 시스템에서 달성됩니다. 릴리프 밸브와 감압 밸브는 압력 컨트롤러가 아닙니다. 압력을 제한하거나 줄이지 만 실제로 원하는 값으로 압력을 제어하지는 않습니다. 감압 밸브는 설정된 비율에 의해서만 압력을 감소시킬 수 있습니다. 출력 압력은 입력 압력에 의해 제한됩니다. 릴리프 밸브는 압력을 설정 값으로 만 제한합니다. 이러한 유형의 장치의 또 다른 한계는 스프링을 사용하고 비례 제어 장치 일 뿐이라는 것입니다. 속도 제어가 없거나 즉석에서 다른 압력을 변경할 수있는 능력이 없습니다.

PQ (압력 및 흐름 제어) 밸브는 압력 또는 흐름을 조절할 수 있으며 때로는 압력 제한으로 흐름을 조절할 수 있습니다. 이러한 밸브에는 일반적으로 내부에 전체 PID 컨트롤러가있는 마이크로 프로세서 또는 디지털 신호 프로세서가 있습니다. PQ 밸브는 압력을 빠르게 변경하거나 빠르게 변화하는 시스템 압력을 제어 할 필요가없는 많은 압력 제어 애플리케이션에 적합합니다. PQ 밸브의 문제점은 유량이 높고 난류 인 압력 센서를 사용한다는 것입니다.

또한 오일이 고속으로 흐를 때 감지 된 압력은 베르누이 효과. 움직이는 유체의 운동 에너지, 위치 에너지 및 내부 에너지의 합이 일정하다고 가정하면 베르누이 효과 유체의 속도가 증가함에 따라 정압이 감소한다고 말합니다. 따라서 동적 응용 분야에서는 유체 흐름이 빠르거나 난류가 아닌 곳에 압력 센서를 장착해야합니다.

일부 유압 모션 컨트롤러는 압력, 힘 및 위치도 제어 할 수 있습니다. 이러한 컨트롤러는 진단, 제어 알고리즘 및 여러 밸브를 한 번에 조정할 수있는 기능의 이점이 있습니다. 이는 약간의 압축 또는 감압시 오일 압력이 빠르게 변하는 하이드로 포밍과 같은 응용 분야에 필요합니다. 이러한 유형의 압력 제어 응용 분야에서는 신속한 응답과 압축 된 양의 오일 안팎으로 오일을 계량 할 수있는 기능이 필요합니다. 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다.

에너지에 관한 모든 것

고정 된 부피에 유체를 추가하면 압력이 증가하는 반면 유체를 배출하면 압력이 감소합니다. 압력이 밸브의 압력 증가 곡선에 의해 제어된다는 오해가 있습니다. 이는 압력 센서가 압력 센서에 직접 연결된 테스트 애플리케이션에서만 적용됩니다.  과  밸브의 포트. 압축시 오일의 양이 없습니다.

또 다른 오해는“압력은 흐름에 대한 저항”이라는 것입니다. 다음과 같이 말하는 것이 좋습니다. 흐름에 대한 저항은 압력 강하를 유발합니다.. 또 다른 문제는 압력이 유체의 내부 에너지와 관련이 있다는 것입니다. 흐름에 대한 저항은 에너지를 추가하지 않지만 열의 형태로 에너지를 분산시킵니다. 또 다른 널리 알려진 오해는 펌프가 압력이 아닌 흐름을 생성한다는 것입니다. 펌프는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환 한 다음 유압 에너지로 변환합니다. 유체가 에너지를 가지려면 고도 또는 속도로 인한 위치 에너지와 함께 압력을 받아야합니다. 펌프는 Bernoulli의 방정식에 설명 된대로 세 가지 방법 중 하나로 오일에 에너지를 추가합니다.

Hydraulic Cylinders

어디  압력입니다.

ρ는 밀도,

V 속도입니다.

 중력으로 인한 가속도이고

h 고도입니다.

세 가지 용어 모두 에너지를 포함합니다. 속도 및 중력 항에는 직접 에너지 밀도 항으로 만드는 밀도 요소가 있습니다. 압력의 단위는 여전히 psi이지만 부피를 곱하여 에너지로 변환 할 수 있습니다.

7 Ton Telescopic Cylinders

이제 입방 인치를 곱하십시오.

Telescopic Trailer Cylinders

파운드 힘-인치 단위 (lb에프-in.)은 에너지 단위입니다. 이 단위는 BTU로 변환 할 수도 있는데, 이는 우리에게 덜 불편합니다.

제어 압력

절대 압력은 일반적으로 정확히 알려져 있지 않습니다. 계산할 수있는 것은 압력의 변화입니다. 압력 변화를 계산하는 기본 공식은 다음과 같습니다.

Hydraulic Cylinders

여기서 Δ 압력의 변화입니다.

β는 오일의 부피 계수이고,

ΔV 압축 상태에서 오일의 부피 변화

V 압축 된 오일의 양입니다.

간단한 예를 살펴 보겠습니다. 불감 부피가없고 피스톤이 캡 끝에서 10 인치 떨어진 단일로드 실린더를 가정합니다. 오일의 부피 계수가 200,000psi라고 가정합니다. 피스톤을 캡이있는 끝쪽으로 0.001 인치 (10.0에서 9.999 인치)로 밀면 압력이 얼마나 증가합니까? 답은 압력이 20 씩 증가한다는 것입니다.

피스톤이 엔드 캡에 더 가깝게 0.001 인치 더 이동하면 압력이 추가로 20.002psi (총 40.002psi) 증가합니다. 이는 피스톤이 캡 끝에서 9.999 인치에서 9.998 인치로 이동할 때 오일의 양이 더 적기 때문입니다. 0.001 인치가 증가 할 때마다 압력이 점점 더 증가합니다. 운동. Excel을 사용하여 피스톤이 오일을 압축 할 때 압력이 어떻게 증가하는지 쉽게 계산할 수 있습니다. 단계가 작아 질수록 정확도가 증가합니다. 미적분을 사용하여 정확한 방정식을 도출 할 수 있습니다.

압력은 실제 시스템에서 단계적으로 변하지 않습니다. 압력 변화는 부피 변화율 또는 압축 상태에서 오일 부피로 유입되거나 유출되는 유량에 따라 달라집니다. 이것은 다음 미분 방정식으로 표현할 수 있습니다.

7 Ton Telescopic Cylinders

여기서 dp / dT는 압력 변화율입니다.

()는 압축 된 양의 오일로 유입되거나 유출되는 유량입니다.

V 오일의 압축 된 부피입니다. 이 예에서는 볼륨이 변경되지 않습니다.

압축 된 양의 오일로 유입 또는 유출되는 유량을 쉽게 확인할 수 있습니다. 이제 실린더 보어가 4 인치이고 피스톤이 캡이 달린 끝에서 10 인치이고 부피로의 유량이 0.1 인치라고 가정합니다.3/비서.

Telescopic Trailer Cylinders

분명히 압력을 빠르게 높이는 데는 거의 흐름이 필요하지 않습니다.

힘 계산은 더 간단합니다.

Telescopic Trailer Cylinders

즉, 밀리 초당 2lb의 힘입니다. 압력 변화율에 대한 방정식은 분모의 면적에 대한 항을 제거하는 피스톤 면적에 의해 곱해집니다.

압력 또는 힘은 일반적으로 실린더가 움직이지 않을 때 매번 같은 위치에있을 때 제어됩니다. 대부분의 프레스 응용 분야에서 그렇습니다. 움직일 때 압력이나 힘을 제어해야하는 경우가 있는데, 이는 더 복잡한 상황입니다. 이 경우, 푸싱 측의 흐름은 움직이는 피스톤에 의해 생성 된 부피 증가와 같아야하며 반대쪽의 흐름은 부피가 감소하는 비율과 같아야합니다.

움직이는 유압 실린더의 압력 변화율에 대한 방정식은 다음과 같습니다.

7 Ton Telescopic Cylinders

이 방정식에서 실린더 캡 끝의 압력 변화율이 계산됩니다. 기본적으로 이전 방정식과 같은 방정식이지만 피스톤의 운동을 고려하여 분자를 확장했습니다. 피스톤로드가 확장됨에 따라 오일 흐름이 속도 볼륨 변화와 같지 않으면 압력이 떨어집니다. 분모도 포지션이 증가함에 따라 커져서 캡 엔드 볼륨이 증가합니다.

피스톤로드 측의 변화율은 비슷합니다. 속도가 양수일 때, 흐름 유출이 피스톤의 운동에 의해 감소 ​​된 체적 비율과 같지 않으면로드 측의 압력이 증가하는 경향이 있습니다.

Telescopic Trailer Cylinders

힘을 제어 할 때 피스톤 양쪽의 압력을 제어해야합니다. 힘은 로드셀을 사용하거나 피스톤의 양쪽에있는 두 개의 압력 변환기를 사용하여 측정됩니다. 후자의 방법을 사용하는 경우 캡 끝의 압력에 피스톤 면적을 곱합니다. 로드 끝의 압력에 피스톤 영역에서로드 영역을 뺀 값을 곱하고 캡 쪽의 힘에서 빼서 순 힘을 얻습니다.


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