I. Funksioni thelbësor i valvulave solenoid
Valvula solenoid, si një komponent kryesor për shndërrimin elektro-pneumatik, nënvizon përgjegjësinë e shndërrimit në mënyrë efikase të sinjaleve elektrike në sinjale pneumatike. Pas marrjes së udhëzimit të kontrollit, valvula solenoid mund të lëshojë saktësisht, të ndalojë ose ndryshojë drejtimin e rrjedhës së ajrit të kompresuar, duke arritur kështu funksione të shumta, duke përfshirë kontrollin e drejtimit të veprimit të përbërësit pneumatik të aktivizuesit, kontrollin e sasisë së ndërprerjes\/fikjes, dhe\/jo\/dhe kontrollin logjik. Ndër llojet e ndryshme të valvulave solenoid, valvula e kontrollit të drejtimit elektromagnetik mban një pozicion thelbësor dhe luan një rol vendimtar.
Ii. Parimi i punës i valvulës së kontrollit të kontrollit elektromagnetik të kontrollit
Në sistemet pneumatike, valvula e kontrollit të kontrollit elektromagnetik të kontrollit luan një rol vendimtar. Isshtë përgjegjës për kontrollin e hapjes dhe mbylljes së kanalit të rrjedhës së ajrit ose ndryshimit të drejtimit të rrjedhës së ajrit të kompresuar. Parimi i saj thelbësor i punës mbështetet në forcën elektromagnetike të gjeneruar nga spiralja elektromagnetike. Kjo forcë do ta shtyjë thelbin e valvulës të kalojë, duke arritur kështu qëllimin e kthimit të rrjedhës së ajrit. Sipas mënyrave të ndryshme në të cilat pjesa e kontrollit elektromagnetik shtyn valvulën e kontrollit të drejtimit, valvulat e kontrollit të drejtimit të kontrollit elektromagnetik mund të ndahen në dy lloje: veprime të drejtpërdrejta dhe të operuara nga pilot. Valvulat solenoide me veprim të drejtpërdrejtë përdorin drejtpërdrejt forcën elektromagnetike për të drejtuar bërthamën e valvulës në drejtim të kundërt, ndërsa valvulat e kontrollit të drejtimit të operuar me pilot mbështeten në presionin e ajrit pilot të gjeneruar nga valvula e pilotit elektromagnetik për të drejtuar thelbin e valvulës për të arritur kthimin e kundërt.
Figura 1 tregon një pamje të thjeshtë të seksionit kryq të një valvul solenoid me veprim të drejtpërdrejtë 3\/2 (tre-rrugë) me veprim të drejtpërdrejtë (lloj i hapur normalisht) dhe parimi i tij i punës. Kur spiralja të energjizohet, bërthama statike e hekurit do të gjenerojë forcë elektromagnetike, dhe kjo forcë do të shtyjë thelbin e valvulës të lëvizë lart. Ndërsa bërthama e valvulës ngrihet, copë litari ngrihet, duke lidhur kështu portet 1 dhe 2 ndërsa shkëputni portet 2 dhe 3. Në këtë pikë, valvula është në gjendjen e marrjes dhe mund të kontrollojë lëvizjen e cilindrit. Pasi të ndërpritet fuqia, bërthama e valvulës do të mbështetet në forcën e rivendosjes së pranverës për t'u rikthyer në gjendjen e saj origjinale, domethënë, portet 1 dhe 2 janë shkëputur ndërsa portet 2 dhe 3 janë të lidhura. Në këtë mënyrë, valvula është në gjendjen e shkarkimit.
Figura 2 tregon një pamje të thjeshtë të seksionit kryq të valvulës solenoid të drejtpërdrejtë 5\/2 (me pesë drejtime) me veprim të drejtpërdrejtë (lloji normalisht i hapur) dhe parimi i tij i punës. Në gjendjen fillestare, marrja e ajrit ndodh përmes porteve 1 dhe 2, ndërsa shteri kryhet përmes porteve 4 dhe 5. Kur spiralja është e energjisë, bërthama statike e hekurit gjeneron forcë elektromagnetike. Kjo forcë do ta shtyjë valvulën pilot të funksionojë, dhe më pas ajri i kompresuar do të hyjë në pistonin pilot të valvulës përmes shtegut të ajrit, duke bërë që pistoni të fillojë. Në mes të pistonit, sipërfaqja rrethore e vulosjes hap kanalin. Në këtë kohë, ajri merr nga portet 1 dhe 4, ndërsa ajri shkarkohet nga portet 2 dhe 3. Pasi të ndërpritet fuqia, valvula pilot do të mbështetet në forcën e rivendosjes së pranverës për t'u kthyer në gjendjen e saj origjinale.
Tjetra, le të flasim për funksionin e valvulës solenoid. Funksioni i një valvulë elektromagnetike përfaqësohet nga dy numra: M dhe N, i cili quhet një valvul elektromagnetik i pozicionit M-PATH N. Midis tyre, "pozicioni n" paraqet pozicionin komutues të valvulës së kontrollit të drejtimit, domethënë gjendjen e valvulës. Numri i pozicioneve të valvulave është vlera e N. Për shembull, një valvul me dy pozicione ka dy opsione pozicionesh, domethënë, ajo ka dy shtete. Valvula me tre pozicione ka tre opsione pozicionesh, domethënë, ekzistojnë tre shtete të ndryshme. "Rruga M" tregon numrin e ndërfaqeve të jashtme të valvulës, duke përfshirë hyrjen e ajrit, daljen e ajrit dhe portin e shkarkimit. Numri i shtigjeve është vlera e M.
Merrni valvulën në figurën 1 si një shembull. Isshtë një valvul solenoid me veprim të drejtpërdrejtë 3\/2, domethënë, valvula ka dy pozicione, përkatësisht "në shtetet" dhe "off". Në të njëjtën kohë, ajo ka tre porte ajri: 1 është hyrja e ajrit, 2 është dalja e ajrit, dhe 3 është porti i shkarkimit.
Analiza e rrugës ajrore të valvulës solenoid
Në skajin e majtë të diagramit të shtegut të gazit, simboli në të majtë zakonisht përfaqëson pranverën e poshtme. Pjesa e mesme është trupi i valvulave, i cili përmban informacionin kryesor për përcaktimin e llojit të valvulës solenoid. Për shembull, të dy kutitë në figurë tregojnë se kjo është një valvul solenoid me dy pozicione, ndërsa A\/B\/R\/P\/S përfaqësojnë pozicionet e vrimës së trupit të valvulës, domethënë valvulën me pesë drejtime. Prandaj, kjo valvul solenoid është një valvul solenoid me pesë drejtime me dy pozicione. Në mënyrë të ngjashme, ne mund të përcaktojmë numrin e biteve dhe numrin e kalimeve të valvulës solenoid me numrin e vrimave dhe numrin e kutive.
Përveç kësaj, diagrami i rrugës së gazit tregon gjithashtu rrugët e funksionimit të rrugës së gazit kur energjia është e fikur dhe kur energjia është e ndezur. Kur fuqia është prerë, rruga e ajrit hyn përmes vrimës P, vepron mbi aktivizuesin përmes vrimës A, pastaj kalon nëpër vrimën B, dhe më në fund shkarkohet nga vrima S, ndërsa vrima R mbetet e mbyllur. Kur mundësohet, rruga e ajrit hyn gjithashtu nga vrima P, por në këtë kohë, ajri shkarkohet nga vrima B, duke vepruar në aktivizuesin dhe duke kaluar nëpër vrimën A, dhe më në fund shkarkohet nga vrima R, ndërsa vrima S është e mbyllur.
Pjesa e duhur e figurës 3 në përgjithësi përfaqëson mbështjellje ose valvola të vogla pilot, të cilat luajnë një rol të rëndësishëm në funksionimin e valvulave solenoid. Duke interpretuar këto diagrame të rrugëve të frymëmarrjes, ne mund të fitojmë një kuptim më të thellë të parimit të punës të valvulës solenoid dhe funksionimit të rrugëve të frymëmarrjes në kushte të ndryshme.
Figura 4 tregon diagramin skematik elektrik të valvulës solenoid pneumatik. Diagrami skematik elektrik është çelësi për të kuptuar parimin e punës së një valvulë elektromagnetike. Ajo përshkruan qartë spiralen, kontaktet dhe marrëdhëniet e lidhjes me përbërësit e tjerë elektrikë. Duke vëzhguar diagramin skematik elektrik, ne mund të fitojmë një kuptim më të thellë të ndryshimeve elektrike të valvulës solenoid kur mundësohet dhe fiket, duke kuptuar më mirë karakteristikat e tij të punës.
Iv. Përzgjedhja e valvulave solenoid me një kontroll dhe valvulave solenoid me dy kontrolle
Valvula e vetme solenoid e kontrolluar elektrike, siç sugjeron emri i saj, është e pajisur me vetëm një spirale. Kur mundësohet, ajo do të ndryshojë dhe do të hyjë në një shtet tjetër. Kur fuqia është ndërprerë, ajo automatikisht do të kthehet në gjendjen origjinale. Në të kundërt, ky parim i punës është treguar në figurën 5 Duke kontrolluar gjendjet me energji të mbështjelljeve të ndryshme, ai mund të arrijë çelsat e shumta dhe të ruajë ende gjendjen e tij të mëparshme pas pushtetit, siç tregohet në figurën 6. Ky ndryshim funksional përcakton drejtpërdrejt zgjedhjet e tyre të ndryshme në aplikimet praktike.
Figurat 5 dhe 6 demonstrojnë parimet e punës të valvulave solenoidë me një kontroll dhe valvulave solenoidë me dy kontrolle. Kur bëni një përzgjedhje, nëse koha e kthimit të valvulës është relativisht e shkurtër, një valvul solenoid me një kontroll të vetëm është i mjaftueshëm për ta trajtuar atë. Sidoqoftë, nëse koha e komutimit është e gjatë, spiralja duhet të ndizet vazhdimisht, gjë që mund të bëjë që spiralja të nxehet për shkak të fuqisë së zgjatur dhe madje edhe të digjet. Për të shmangur këtë situatë, mund të zgjidhet një valvul me kontroll të dyfishtë. Për më tepër, nëse funksioni i rivendosjes duhet të arrihet pas dështimit të energjisë, një valvul solenoid i kontrolluar elektrik i vetëm është më i përshtatshëm. Nëse është e nevojshme të ruani gjendjen aktuale pas dështimit të energjisë, një valvul solenoid me kontroll të dyfishtë është më i përshtatshëm.
V. Dallimet dhe aplikimet midis valvulave solenoide të operuara nga pilot dhe valvulave solenoidë me veprim të drejtpërdrejtë
Ndër llojet e valvulave solenoid, të funksionuara nga pilot dhe veprim të drejtpërdrejtë janë dy lloje të zakonshme. Ato ndryshojnë në parimet e punës dhe skenarët e aplikimit. Valvulat solenoidë të operuara nga piloti kalojnë midis gazit dhe lëngut përmes vrimave pilot, ndërsa valvulat solenoid me veprim të drejtpërdrejtë mbështeten në ndryshimet e presionit për të kontrolluar lëvizjen e bërthamës së valvulës. Ky ndryshim bën që të dy llojet e valvulave solenoid secila ka avantazhet e veta kur u përgjigjen kërkesave të ndryshme industriale. Për shembull, në disa situata që kërkojnë përgjigje të shpejtë dhe ndjeshmëri të lartë, valvulat solenoidë me veprim të drejtpërdrejtë mund të jenë më të përshtatshme. Në situata kur kërkohen kontroll i imët dhe konsumi më i ulët i energjisë, valvulat solenoidë të operuara nga pilot mund të kenë një avantazh.
Dizajni strukturor i valvulave solenoid me veprim të drejtpërdrejtë është relativisht i thjeshtë. Parimi i tyre i punës kryesisht mbështetet në forcën elektromagnetike për të drejtuar drejtpërdrejt thelbin e valvulës për të vepruar. Sidoqoftë, ky dizajn ka edhe dy mangësi kryesore. Së pari, për shkak të kërkesës së madhe për forcë elektromagnetike, vëllimi i spirales elektromagnet rritet në përputhje me rrethanat, e cila nga ana tjetër çon në konsum më të lartë të energjisë. Së dyti, valvulat solenoid me veprim të drejtpërdrejtë janë relativisht të ndjeshëm ndaj presionit. Kur presioni tejkalon një kufi të caktuar (zakonisht mbi 0. 7MPA), shumë valvola solenoid me veprim të drejtpërdrejtë nuk mund të funksionojnë siç duhet. Kjo është kryesisht për shkak të presionit tepër të lartë që vepron në thelbin e valvulës, duke e bërë të vështirë për forcën elektromagnetike të drejtojë bërthamën e valvulës për të funksionuar. Përkundër kësaj, valvulat solenoid me veprim të drejtpërdrejtë gjithashtu kanë avantazhet e tyre: strukturë e thjeshtë, çmimi i përballueshëm dhe shkalla e ulët e dështimit.
2. Valvula solenoid e operuar nga pilot është krijuar në mënyrë të zgjuar. Ai braktis makinën tradicionale të forcës elektromagnetike dhe në vend të kësaj përdor presionin e ajrit për të drejtuar bërthamën e valvulës për të vepruar. Për valvulat solenoid me një diametër që tejkalon 4 mm, ato zakonisht përbëhen nga një valvul pilot dhe një valvul kryesore. Pasi të ndizet valvula solenoid, valvula pilot do të hapë dhe kontrollojë hapjen e valvulës kryesore përmes sinjalit të tij të daljes. Vlen të përmendet se valvula kryesore është në të vërtetë një valvul kontrolli pneumatik, dhe funksionimi i tij kërkon veprimin e koordinuar të dy burimeve ajrore: njëra është burimi kryesor i ajrit të valvulës, dhe tjetra është burimi i ajrit të valvulës pilot.
Nëse burimi kryesor i ajrit furnizon ajrin në valvulën pilot përmes kalimit të brendshëm të ajrit të valvulës solenoid, ky dizajn quhet një lloj pilot i brendshëm. Nëse valvula pilot furnizohet me gaz nga një burim i pavarur nga burimi kryesor i gazit, quhet një lloj pilot i jashtëm. Në figurën 8, ana e majtë tregon një shembull të një valvul solenoid të operuar nga piloti i jashtëm, ndërsa ana e djathtë tregon një shembull të një valvuli solenoid të brendshëm të operuar me pilot.
Krahasimi fizik midis plumbit të brendshëm dhe plumbit të jashtëm është treguar në figurën e mëposhtme.
Këto dy lloje të valvulave solenoid, përkatësisht pilot i brendshëm dhe pilot i jashtëm, shpesh bashkëjetojnë në të njëjtin sistem. Zakonisht, piloti i brendshëm tashmë mund të plotësojë nevojat e shumicës së rasteve. Sidoqoftë, në disa rrethana specifike, udhëheqja e jashtme bëhet edhe më e nevojshme. Për shembull, kur presioni i burimit të gazit të valvulës kryesore luhatet dhe mund të bjerë më poshtë {{0}}. 2MPA, ose kur është në një mjedis vakumi, pasi burimi i gazit të valvulës pilot nuk mund të ndahet me atë të valvulës kryesore, përndryshe mund të çojë në valvulën kryesore të paaftë për të hapur. Në këtë pikë, një burim i pavarur ajri me një presion që tejkalon 0.2MPA kërkohet për të fuqizuar valvulën pilot. Për më tepër, kur diferenca e presionit midis hyrjes së ajrit dhe daljes është i rëndësishëm, ose kur presioni kryesor i rrugëve të frymëmarrjes tejkalon 1MPA, piloti i brendshëm mund të ketë nevojë të rrisë vëllimin strukturor duke ngarkuar drejtpërdrejt presionin e rrugëve të ajrit mbi thelbin e valvulës. Piloti i jashtëm zgjidh problemin duke futur drejtpërdrejt një kanal gazi në portin pilot pa pasur nevojë të shtoni një valvul elektromagnetik; Duhet të shtohet vetëm një tub ajri.
Si përfundim, valvulat solenoide të operuara nga pilot kanë avantazhet e kokat e vogla elektromagnetike dhe konsumin e ulët të energjisë. Isshtë estetikisht e këndshme dhe kursen hapësirën e instalimit. Ndërkohë, ajo gjeneron më pak nxehtësi dhe ka një efekt të jashtëzakonshëm të kursimit të energjisë. Më e rëndësishmja, për shkak të gjenerimit të ulët të nxehtësisë, spiralja ka më pak të ngjarë të digjet dhe mund të mundësohet për një kohë të gjatë. Kjo është veçanërisht e rëndësishme në aplikimet praktike. Për shembull, fuqia e disa valvulave solenoid nga SMC është zvogëluar në aq e ulët sa 0. 1W, duke mundësuar furnizimin e vazhdueshëm të energjisë pa mbinxehje. Gama e energjisë e valvulave solenoid me veprim të drejtpërdrejtë është 4-20 W, me një kohë relativisht të shkurtër të fuqisë. Për më tepër, fuqia e shpeshtë paraqet një rrezik të djegies. Prandaj, në situatat kur kërkohet furnizimi me energji elektrike për periudha të gjata ose në frekuenca të larta, valvulat solenoidë të operuara nga pilot bëhen zgjedhja e preferuar. Në fakt, shumica e valvulave solenoide të përdorura zakonisht në ditët e sotme kanë adoptuar dizajn të operuar nga pilot. Ndër valvulat solenoid që lejojnë vetëm të kalojnë lëngu, ato me veprim të drejtpërdrejtë ende përbëjnë një proporcion të caktuar. Kjo është kryesisht për shkak të faktit se papastërtitë në lëng mund të bllokojnë kanalet e ngushta të valvulave pilot.
Tjetra, ne do të shqyrtojmë në tre llojet e valvulave solenoid me pesë drejtime me tre pozicione: të mbyllura në mes, me presion të mesëm dhe me presion të mesëm, si dhe aplikimet e tyre. Ky lloj i valvulës solenoid përdor mbështjellje të dyfishtë të kontrollit elektrik. Kur asnjë nga të dy elektromagnetet nuk është energjizuar, bërthama e valvulës do të jetë në pozicionin e mesëm nën shtytjen e ekuilibruar të burimeve nga të dy palët. Në këtë pikë, gjendja e ndezur e shtegut të gazit në valvulën solenoid do të përcaktojë llojin e tij specifik - nënshkrimin e mesëm, ventilimin e mesëm ose presionin e mesëm. Ne do të analizojmë parimet dhe skenarët e aplikimit të këtyre tre llojeve një nga një.
1.Analiza e gjendjes së vulës së mesme: Kur asnjëra prej dy mbështjelljeve nuk do të energjizohet, presioni në dhomat e përparme dhe të pasme të cilindrit do të mbetet në shtet pasi mbështjelljet të de-energjizohen dhe nuk do të ndryshojnë. Në të njëjtën kohë, të dy marrja e ajrit dhe portet e shkarkimit janë të mbyllura. Sidoqoftë, ruajtja e këtij shteti për një kohë të gjatë gradualisht mund të bëjë që ajo të humbasë ekuilibrin për shkak të rrjedhjeve të vogla. Diagrami skematik është treguar në (Figura 10).
Për shkak të kompresueshmërisë së gazit dhe faktit që përbërësit pneumatikë si cilindrat, valvulat dhe nyjet e tubit të gazit nuk mund të jenë plotësisht pa rrjedhje, cilindri nuk mund të mbahet në mënyrë të qëndrueshme në pozicionin e ndalimit të ndërmjetëm për një kohë të gjatë. Kjo gjendje e ekuilibruar gradualisht do të humbet me kalimin e kohës, duke rezultuar në një ulje të saktësisë së pozicionimit të cilindrit. Sidoqoftë, për ato kushte pune ku saktësia e pozicionimit të cilindrit nuk është shumë e kërkuar dhe koha e ndalimit është relativisht e shkurtër, cilindri i mbyllur i mesëm mund të konsiderohet ende për përdorim.
2. Metoda e shkarkimit të mesëm: Kur asnjëra prej dy mbështjelljeve nuk është e energjisë, nuk ka presion në dhomat e përparme dhe të pasme të cilindrit, dhe porti i marrjes së ajrit mbetet i mbyllur në të njëjtën kohë. Në këtë pikë, presioni në dhomat e përparme dhe të pasme të cilindrit do të shkarkohet përmes dy porteve të shkarkimit të valvulës solenoid. Parimi i tij i punës mund të përmendet në figurën 11.
Krahasuar me valvulën e mbyllur të mesme, dizajni i qarkut me shkarkim të mesëm mund të sigurojë një kohë më të gjatë të ndalimit të mesëm. Në skenarët ku cilindri duhet të lëvizë vertikalisht, koha e ndalimit të mesëm është relativisht e gjatë, por kërkesa e saktësisë së pozicionimit nuk është shumë e rreptë, qarku i lëshimit të mesëm është një zgjedhje që ia vlen të merret në konsideratë.
3. Gjendja e presionit të mesëm: Kur asnjëra prej dy mbështjelljeve nuk është e energjisë, presioni në dhomat e përparme dhe të pasme të cilindrit do të mbetet në shtet kur spiralja e mëparshme të de-energjizohet, dhe presioni i vazhdueshëm do të aplikohet për të siguruar që presioni në dhomat e përparme dhe të pasme të cilindrit të jetë në përputhje me atë në fundin e marrjes. Në këtë pikë, marrja e ajrit është e hapur ndërsa shteri është i mbyllur. Parimi i punës është treguar në figurën 12.
Nëse cilindri nuk i nënshtrohet një force aksiale të ngarkesës së jashtme, pistoni do të mbetet në një gjendje të ekuilibruar dhe kështu saktësisht do të qëndrojë në çdo pozicion gjatë goditjes. Karakteristikat e këtij qarku kërkojnë që cilindri të instalohet në mënyrë horizontale. Prandaj, në kushtet e punës ku kërkohet pozicionimi me precizion të lartë dhe nuk ka asnjë forcë boshtore të ngarkesës së jashtme, rekomandohet të përdorni një valvul me presion të mesëm në kombinim me një cilindër shufër pistoni të dyfishtë.
