Detectarea sarcinii

Arhitectura Load Sensing , utilizată în domeniul hidraulicii , este prezentă atunci când, în circuitul de comandă, debitul care curge în distribuitor și este direcționat către actuator este independent de condițiile de încărcare, dar depinde doar de deschiderea distribuitorului în sine.

Prin urmare, obiectivul detectării sarcinii este de a avea o diferență constantă de presiune în distribuitor, astfel încât debitul să depindă doar de cât de departe este deschisă supapa conform ecuației:

$Q=K*{\sqrt {P1-P2}}$ ${\ displaystyle Q = K * {\ sqrt {P1-P2}}}$ ${\ displaystyle Q = K * {\ sqrt {P1-P2}}}$

Unde P1-P2 este diferența de presiune între distribuitor.

Avantajul acestei arhitecturi este multiplu. Pe de o parte există o economie de energie și, pe de altă parte, un control mai simplu al turației actuatorului determinat de utilizator, pur și simplu prin ajustarea deschiderii distribuitorului.

Acest tip de arhitectură poate fi realizat atât cu pompe cu deplasare fixă, cât și cu deplasare variabilă. În ceea ce privește un singur utilizator sau pentru mai mulți utilizatori.

Load Sensing pentru un singur utilizator

În acest caz, sistemul hidraulic este realizat în așa fel încât pentru fiecare utilizator există o pompă care să-l alimenteze.

Detectarea sarcinii cu pompă cu deplasare fixă și un singur utilizator

Sistem de detectare a sarcinii cu pompă cu deplasare fixă pentru un singur utilizator

Există o supapă de compensare a debitului în care sarcina necesară de către utilizator și presiunea de calibrare a arcului (presiunea de așteptare) acționează în închiderea valvei în sine, în timp ce presiunea de alimentare a pompei acționează în deschiderea acesteia.

În acest fel, diferența de presiune în distribuitor este constantă și egală cu presiunea de așteptare.

Imaginând să deschidă supapa, pierderile din distribuitor sunt reduse, rezultând o creștere a K a supapei. Presiunea de livrare a pompei scade și, prin urmare, supapa de compensare a debitului se închide, trimitând mai mult lichid către servomotor. Acest lucru se datorează faptului că sistemul, ca întreg, funcționează pentru a menține constant ${\textstyle dP}$ ${\ textstyle dP}$ ${\ textstyle dP}$ călare pe distribuitor. Acest lucru se realizează datorită supapei de compensare a debitului, exploatând relația $Q=K*(P_{P}-P_{U})$ ${\ displaystyle Q = K * (P_ {P} -P_ {U})}$ ${\ displaystyle Q = K * (P_ {P} -P_ {U})}$ , unde este $K.$ ${\ displaystyle K}$ $K.$ este coeficientul de scădere a presiunii distribuitorului, dat în funcție de deschiderea supapei, $P_{P}$ ${\ displaystyle P_ {P}}$ ${\ displaystyle P_ {P}}$ este presiunea de alimentare a pompei, $P_{U}$ ${\ displaystyle P_ {U}}$ ${\ displaystyle P_ {U}}$ este presiunea asupra utilizatorului e $Î$ ${\ displaystyle Q}$ $Î$ debitul care curge, prin distribuitor, către utilizator.

Prin urmare, viteza actuatorului a fost mărită prin deschiderea în continuare a distribuitorului.

Din punct de vedere energetic, în timp ce debitul pompei este întotdeauna decuplat de cel cerut de utilizator, presiunea de alimentare a pompei este puțin mai mare decât cea cerută de actuator (diferența este dată de presiunea de așteptare), garantând astfel o disipare mai mică a energiei și o eficiență mai mare a ciclului.

Detectarea sarcinii cu pompă cu deplasare variabilă și un singur utilizator

Trecem la arhitectura cu pompă cu deplasare variabilă cu scopul de a reduce în continuare disiparea energiei prin cuplarea debitului livrat de pompă la cele solicitate de utilizator.

Acum, pompa cu deplasare variabilă este conectată la un regulator de debit care variază deplasarea pompei în funcție de presiunea de utilizare și de pilotarea presiunii de alimentare a pompei.

Dacă presiunea de livrare a pompei este mai mică decât sarcina necesară de către utilizator plus valoarea de reglare a arcului (presiune de așteptare), sertarul merge la stânga și deplasarea pompei crește.

Dacă presiunea de livrare a pompei este mai mare decât sarcina cerută de utilizator plus valoarea de reglare a arcului (presiune de așteptare), bobina se deplasează spre dreapta și deplasarea pompei este redusă.

Când distribuitorul se deschide, există o reducere a K a supapei în sine și, prin urmare, o presiune mai mică de livrare a pompei. Sertarul se deplasează corespunzător spre stânga, crescând debitul, după cum este necesar.

Diagrama energetică arată cum debitul livrat de pompă este egal cu cel cerut de utilizator. Utilizatorul controlează debitul prin simpla variație a deschiderii distribuitorului, deoarece căderea de presiune peste acesta este constantă și debitul independent de condițiile de încărcare.

Presiunea de alimentare a pompei este apoi aproape de cea necesară utilizării. De fapt, diferența este egală cu presiunea de așteptare. Sistemul detectează sarcina și se adaptează în funcție de ea.

Probleme de detectare a sarcinii de către un singur utilizator

Saturația debitului

Apare atunci când se atinge debitul maxim livrabil.

În această stare, compensatorul de debit, în cazul deplasării fixe, este complet închis sau, în cazul unui sistem echipat cu o pompă cu deplasare variabilă, regulatorul de presiune este complet în stânga.

Sistemul nu mai poate crește viteza actuatorului.

În aceste condiții, presiunea de alimentare a pompei este mai mică și nu mai este egală cu presiunea sarcinii aplicate plus presiunea de așteptare.

Saturația presiunii

Atunci când sarcina necesară de către utilizator este prea mare și supapa de siguranță începe să funcționeze cu scopul de a preveni eventuale deteriorări ale sistemului și, în special, ale pompei, din cauza suprapresiunilor.

În aceste condiții există o reducere a debitului livrat de sistem până la starea actuatorului oprit. Această situație apare atunci când sarcina necesară de către utilizator este egală cu presiunea de calibrare a supapei de siguranță plus presiunea de așteptare.

Load Sensing cu mai mulți utilizatori

Sistem de detectare a sarcinii cu pompă cu deplasare fixă cu mai mulți utilizatori

Spre deosebire de starea unui singur utilizator, o pompă furnizează mai mulți utilizatori.

Această condiție este cu siguranță mai avantajoasă din punct de vedere economic, dar se caracterizează printr-o complexitate mai mare în sistemul de control și necesitatea de a utiliza o pompă cu un debit mai mare .

Pentru fiecare utilizator există o supapă selectoră (navetă), astfel încât detectarea sarcinii să fie alimentată cu cea mai mare sarcină.

Presiunea de livrare a pompei , determinată de supapa de compensare în cazul unei pompe cu deplasare fixă sau de regulatorul de presiune în cazul deplasării variabile, va fi deci egală cu presiunea celei mai mari sarcini plus presiunea de așteptare (Ps).

În cazul în care toți utilizatorii sunt stresați cu aceeași sarcină, sistemul se comportă ca în cazurile anterioare ale utilizatorilor singuri.

Dacă, pe de altă parte, sarcinile solicitate de utilizatori sunt diferite, atunci numai sarcina cea mai mare va fi controlată în funcție de arhitectura de detectare a sarcinii pentru fiecare utilizator.

Ceilalți consumatori necontrolați vor merge în schimb cu o viteză mai mare.

Imaginându-ne să avem doi utilizatori singuri și să facem ca sarcina să varieze pe măsură ce timpul variază, de fapt, se obțin următoarele 4 condiții diferite:

Operatiune delicata

Sarcinile celor doi utilizatori sunt aceleași și cresc în același mod. Viteza celor două servomotoare este deci aceeași, iar debitul pompei crește liniar. Diferența de presiune între distribuitor pentru fiecare utilizator este egală cu presiunea de așteptare.

interferență

În această situație, o sarcină rămâne constantă, în timp ce restul continuă să crească. Doar cea mai mare sarcină va fi ajustată în funcție de arhitectura de detectare a sarcinii. Presiunea de livrare a pompei va crește în consecință, viteza sarcinii crescânde rămâne constantă în timp ce debitul îndreptat către sarcina constantă va crește parabolic. Pentru acest utilizator, de fapt, diferența de presiune în distribuitor este în creștere și este dată de presiunea pompei (legată de cea de detectare și creștere a sarcinii) minus presiunea de sarcină (constantă).

Această regiune se numește interferență, unde prin creșterea încărcării primului utilizator există o creștere a vitezei pentru al doilea utilizator.

Saturația debitului

Condiția anterioară apare atâta timp cât suma debitului către cei doi utilizatori este mai mică decât debitul maxim care poate fi livrat de pompă.

Odată ce această condiție este atinsă, niciunul dintre cei doi utilizatori nu este reglementat în funcție de detectarea sarcinii. La fel ca în cazul unui singur utilizator, presiunea de alimentare a pompei nu mai este egală cu cea a celui mai mare utilizator plus termenul de așteptare, ci este într-adevăr mai mică.

Sistemul se comportă ca un sistem paralel simplu în care sarcina mai mică va tinde să-și mărească viteza, în timp ce cea mai mare va arăta o reducere a vitezei. Această condiție rămâne până la atingerea condiției de saturație a presiunii.

Saturația presiunii

Odată ce presiunea utilizatorului mai mare este egală cu presiunea maximă admisibilă, debitul pentru acel utilizator este zero. Servomotorul este oprit.

Configurare utilizator multiplu cu compensator local

Sistem de detectare a încărcării cu mai mulți utilizatori cu compensator local

Cu scopul de a rezolva problema de interferență ilustrată anterior, este introdusă în sistemul cu mai mulți utilizatori cu compensator local.

Funcția sa este de a menține diferența de presiune constantă pe distribuitor constantă și independentă de sarcina aplicată, atunci când sarcinile utilizatorilor individuali sunt diferite.

Compensatorul este comandat să se deschidă de presiunea utilizatorului și de sarcina arcului (presiune standy). La închidere este controlat în schimb de presiunea din amonte de distribuitor.

În acest fel, presiunea pe distribuitor este întotdeauna egală cu componenta de așteptare a compensatorului local.

La deschiderea distribuitorului, pentru fiecare utilizator, există o reducere a presiunii în amonte de distribuitorul însuși. Compensatorul va tinde să se deschidă, garantând utilizatorului că este necesar un debit mai mare.

Arhitectură de detectare a sarcinii anti-saturație

Este adoptat cu scopul de a avea o reducere a debitului furnizat utilizatorilor într-o manieră uniformă, în cazul în care saturația debitului este atinsă.

De fapt, sistemele de detectare a sarcinii cu mai mulți utilizatori, de fapt, arată o creștere a vitezei de încărcare mai mică în detrimentul sarcinii mai mari. În schimb, scopul este tocmai acela de a avea o reducere uniformă a vitezei pentru toți utilizatorii.

Pentru fiecare dintre ele există un compensator local controlat în închidere de sarcina de detectare a sarcinii și de presiunea arcului asociat acestuia (presiunea de așteptare). Deschiderea este determinată în schimb de presiunea din aval de distribuitor.

Sarcina în amonte de distribuitor este în schimb egală cu presiunea de detectare a sarcinii plus termenul de așteptare asociat cu reglarea deplasării pompei.

În acest fel, la capetele distribuitorului, o diferență de presiune este întotdeauna egală cu diferența dintre cele două presiuni de așteptare menționate anterior.

Problema interferenței nu este prezentă în mod logic.

Când starea de saturație a debitului este atinsă în ciuda presiunii în aval de pompă fiind mai mică decât sarcina de detectare a sarcinii plus presiunea de așteptare, debitul pentru fiecare utilizator individual depinde doar de deschiderea distribuitorului.

Aplicații

Hidraulica a fost întotdeauna asociată cu aplicațiile mobile datorită compactității sale și a puterii specifice ridicate pe care o poate oferi.

Sistemul de detectare a sarcinii cu un singur utilizator a fost introdus tocmai cu scopul de a reduce consumul în beneficiul economiilor de energie și de a garanta un control mai precis.

Din păcate, din motive de cost și spațiu pentru aplicațiile mobile, nu este întotdeauna posibilă utilizarea unei pompe pentru fiecare utilizator.

Prin urmare, au fost introduse sisteme compensate de detectare a sarcinii de către mai mulți utilizatori. În acest caz, pompa este în orice caz supradimensionată, deoarece rareori va merge la lucru în condițiile debitului maxim.

Un alt pas înainte a fost făcut cu introducerea sistemelor de detectare a sarcinii anti-saturație care permit pompei să fie subdimensionate, deoarece funcționează și în condiții de saturație a debitului.

Prin aceste sisteme este posibil să se obțină o îmbunătățire atât a dimensiunilor, cât și a controlului precis, precum și o reducere a disipării căldurii. Sistemele de detectare a sarcinii sunt utilizate atât pentru utilajele de mutare a pământului, cât și pentru utilajele agricole mici, mijlocii și mari.

Cel mai simplu caz este dat de excavatoare în care un sistem de detectare a sarcinii anti-saturație cu mai mulți utilizatori alimentat de o singură pompă vă permite să controlați nouă funcții: translație la dreapta și la stânga, rotație, unghiul brațului de excavare, lamă, prima și a doua braț, găleată și auxiliar.

Bibliografie

Assofluid, Oleohidraulică în domeniul industrial și mobil Arhivat 24 iunie 2013 în Arhiva Internet . , Cuvinte noi grafică, ediția iunie 2004

Elemente conexe

Hidraulică

linkuri externe

http://www.assofluid.it/ Site-ul oficial al assofluid, asociația italiană a producătorilor și operatorilor din sectorul oleohidraulic și pneumatic