Tính Chọn Van Cân Bằng Đối Trọng CBV Phù Hợp Với Xilanh Thủy Lực

Tính chọn van cân bằng đối trọng CBV phù hợp với xilanh thủy lực luôn là chủ đề rất hấp dẫn với người trong nghề. Chính vì thế, bài viết hôm nay, B2bmart.vn sẽ giải thích và phân tích kỹ hơn về cách tính toán. Từ đó, giúp anh em lựa chọn van cân bằng chuẩn xác hơn.

Van cân bằng đối trọng CBV

Trước hết bạn cần phân biệt rõ van cân bằng đối trọng counterbalance valve( CBV) hay có tên khác là OCV overcentre control valve.

Van Overcenter (còn được gọi là van đối trọng) có tầm quan trọng lớn trong hệ thống thủy lực và có các tính năng chính sau

1. Giữ tải: Van chuyển hướng tâm ngăn chuyển động của tải khi van chuyển hướng ở vị trí trung gian (vị trí 0), cho phép sử dụng van chuyển hướng loại AB thông T ( spool 3C4) mở và chống rò rỉ qua con trượt của van chuyển hướng loại  AB thông T ( spool 3C4) đã đóng.
2. Kiểm soát tải: Van OCV không ngăn tải từ cơ cấu chấp hành dội ngược về phía trước bơm thủy lực do năng lượng do tải gây ra, do đó loại bỏ hiện tượng xâm thực trong cơ cấu chấp hành và mất khả năng điều khiển.
3. An toàn khi mang tải: Trong trường hợp vỡ đường ống, một van chuyển hướng  loại AB thông T được lắp vào hoặc vào trong xi lanh sẽ ngăn cản chuyển động không kiểm soát của tải. Khi xylanh được sử dụng trên cần trục, cẩu trục, thì việc bảo vệ sự cố ống dẫn là rất quan trọng vì việc mất kiểm soát tải có thể gây ra thiệt hại cho người hoặc tài sản.

Các van này được sử dụng ở những nơi có tầm quan trọng thiết yếu trong hệ thống. Van sẽ giám sát liên tục và cảm nhận sự thay đổi áp suất ngay lập tức.

Chúng ta có thể coi họ van cân bằng những nhân viên cứu hộ! Van cân bằng cũng có thể được mô tả như một van an toàn có có đường điều khiển pilot tích hợp bên trong có thể điều chỉnh được.

Ví dụ về Sơ đồ thủy lực van Overcenter trên cẩu tự hành

Overcenter trên cẩu tự hành Unic

Thiết kế van có thể là loại trên đường ống hoặc dạng cartridge van. Chúng có thể nhỏ nhưng đóng vai trò quan trọng đối với sự an toàn trong các ứng dụng. Thông thường sẽ có  loại đơn và đôi

Van Over Center được sử dụng rộng rãi trên động cơ thủy lực trong các ứng dụng như tời. Trong khi hạ thấp, tải trọng và trọng lực tác dụng cùng chiều. Điều này dẫn đến tải chạy đi và có thể mất kiểm soát. Ở đây van trên trung tâm đo lưu lượng ra khỏi động cơ thủy lực để giữ tải tại chỗ. Van giảm áp mở ra khi lực kết hợp được tạo ra bởi áp suất điều khiển và áp suất do tải trọng gây ra vượt quá cài đặt giảm áp.

Cần trục 300×271

Cài đặt giảm áp của van trên trung tâm và lựa chọn tỷ lệ điều khiển(có các tỷ lệ điều khiển khác nhau 1: 8, 1: 4,5, 1: 5,5,…) là quan trọng. Trong trường hợp tải trọng thay đổi mạnh và dự phòng ​​có tải trọng tác động đột ngột, áp suất giảm có thể lớn hơn 20 – 30% so với áp suất tải.

Tuy nhiên, đối với xi lanh nằm ngang, con số này có thể thấp tới 5-10%. Áp suất điều khiển cần thiết để mở van sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ điều khiển , đó là tỷ lệ giữa khu vực giảm áp và khu vực hoa tiêu. Áp suất điều khiển có thể được tính như sau:

Giá trị cài đặt van = Áp suất tải + (Áp suất điều khiển . tỷ lệ điều khiển)

Van cân bằng liên tục đo lưu lượng và kiểm soát quá trình hạ tải. Nếu tải bắt đầu bị trôi hoặc có dấu hiệu mất ổn định, áp suất trong đường dẫn sẽ giảm xuống, van làm hạn chế lưu lượng ra khỏi thiết bị truyền động và ngăn chặn sự trôi tải.

Nói chung, tỷ lệ điều khiển (pilot ratio) cao hơn hoạt động tốt đối với tải cụ thể, ổn định và tỷ lệ điều khiển thấp hơn đối với tải không ổn định hoặc thay đổi. Trong biểu đồ bên dưới, bạn có thể thấy cách van tỷ lệ điều khiển thấp hơn (2,5 đến 1) có độ nhạy cao hơn với những thay đổi trong áp suất tải.

Nói cách khác, nếu áp suất tải tăng lên đột ngột, người vận hành sẽ phải tăng thêm áp suất điều khiển. Tỷ lệ cao hơn sẽ hiệu quả hơn (giảm sinh nhiệt) nhưng phải đánh đổi bằng sự ổn định và kiểm soát chuyển động trơn tru. Ví dụ điển hình là phần mở rộng của cần thẳng.

Ta tính toán áp suất điều khiển của một hệ thống trong đó van cao áp với tỷ lệ điều khiển 3: 1 được điều chỉnh để cài đặt áp suất 320 bar và với áp suất tải là 250 bar. Trong trường hợp này, giá trị tối thiểu. Áp suất điều khiển, yêu cầu để mở van xả là 23,33 bar.

320 = 250 + (Áp suất điều khiển x 3)

Tuy nhiên, trong các hệ thống thực, cần phải xem xét tỷ lệ diện tích của thiết bị truyền động (trường hợp này là xilanh) vì áp suất tác động cho cổng điều khiển số 3 cũng tác động cho đầu vào của thiết bị truyền động và thông qua chênh lệch diện tích của thiết bị truyền động – đến cổng 1.

Giá trị  cài đặt van = áp suất tải + [Áp suất điều khiển . (tỷ lệ điều khiển + 1 / tỉ lệ diện tích)]

320 = 250 + [Áp suất điều khiển x (3 + 1 / 1,5)]

Áp suất điều khiển sẽ là 19,12 bar.

Bạn đọc của B2bmart  cần lưu ý rằng trong ví dụ trên, van cân bằng bố trí phía đầu xilanh và tải trọng tác động lên cần xilanh

Như một kết luận, van chuyển hướng loại AB thông T là thành phần quan trọng để kiểm soát an toàn và tải. Không nên sử dụng chúng với van điều khiển hướng loại  AB thông T( spool 3C4) đã đóng. Vị trí trung gian ( vị trí 0) của con trượt để giảm áp suất của bộ điều khiển về “0” dùng loại AB thông T (spool 3C4). Nhưng có những van chuyển hướng tâm đặc biệt có thể được sử dụng với van điều khiển hướng loại  spool 3C2.

Biểu đồ áp suất tương tác van kiểm tra mở-to-van điều khiển gắn xi lanh nâng hạ cần cẩu > Đồ thị tương tác sau đây vẽ biểu đồ áp suất lý thuyết của hệ thống thủy lực bao gồm diện tích xi lanh sai lệch (hình vành khăn) và van một chiều đóng mở (vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới đồ thị). 

Giả thiết rằng không có áp suất ngược trong đường hồi. Thuật ngữ “Chênh lệch áp suất tương đương” (trục hoành) đề cập đến sự chênh lệch áp suất tính toán qua van một chiều – van được coi là mở khi áp suất này cao hơn áp suất mở của van một chiều (5 bar trong ví dụ này). 

Mục đích chính của biểu đồ này là tính tương tác, tức là để chứng minh một cách rõ ràng và bằng đồ thị cách thay đổi các thông số chính của hệ thống như vậy (tỷ lệ van điều khiển, tỷ lệ chênh lệch diện tích xi lanh, áp suất tải, áp suất trong khoan xilanh do van 1 chiều và hướng xi lanh) ảnh hưởng đến các con số và có thể gây quá áp và xilanh khóa treo tải. 

Các đường được vẽ ngoài đường đỏ tươi để minh họa rõ ràng về độ dốc của đường (xu hướng phát triển áp suất), rõ ràng là trong một hệ thống thực, áp suất sẽ bị ảnh hưởng ngay lập tức bởi việc mở van một chiều. Tôi sẽ tải lên một bài viết chi tiết giải thích chủ đề này và cũng là một trang mô phỏng mở rộng hơn nhiều, sẽ bao gồm tất cả các phép toán liên quan đến hình trụ với các đơn vị đo lường là hệ Anh và Châu Âu để có thể dễ dàng tác động nó vào các kích thước trong thực tế. 

Load pressure: đề cập đến áp suất do tải (vật nặng/ hàng hóa) gây ra 

Trapped pressure: Áp suất bị hạn chế đến áp suất bị giữ lại bên trong khoan xi lanh bởi van một chiều (có thể xảy ra khi xilanh hết hành trình).