Mengontrol Tekanan Hidrolik

22-04-2021

Mengontrol Tekanan Hidrolik

Kontrol tekanan dicapai dalam sistem hidrolik dengan mengukur aliran fluida masuk atau keluar dari volume yang dibatasi. Katup pelepas dan katup penurun tekanan bukan merupakan pengontrol tekanan. Mereka membatasi atau mengurangi tekanan, tetapi mereka tidak benar-benar mengontrol tekanan ke nilai yang diinginkan. Katup pengurang tekanan hanya dapat mengurangi tekanan, dan hanya dengan rasio yang ditetapkan. Tekanan keluaran dibatasi oleh tekanan masukan. Katup pelepas hanya membatasi tekanan ke nilai yang ditetapkan. Batasan lain dari jenis perangkat ini adalah bahwa mereka menggunakan pegas dan hanya merupakan perangkat kontrol proporsional. Mereka tidak memiliki kontrol kecepatan atau kemampuan untuk mengubah tekanan yang berbeda dengan cepat.

Katup PQ (tekanan dan kontrol aliran) dapat mengatur tekanan atau aliran dan terkadang mengalir dengan batas tekanan. Katup ini biasanya memiliki mikroprosesor atau prosesor sinyal digital yang memiliki pengontrol PID penuh di dalamnya. Katup PQ cocok untuk banyak aplikasi kontrol tekanan di mana tidak perlu mengubah tekanan dengan cepat atau untuk mengontrol tekanan sistem yang berubah dengan cepat. Tantangan dengan katup PQ adalah mereka menggunakan sensor tekanan di mana alirannya tinggi dan turbulen.

Juga, ketika oli mengalir dengan kecepatan tinggi, tekanan yang dirasakan akan rendah karena Efek Bernoulli. Dengan asumsi jumlah energi kinetik, energi potensial, dan energi internal fluida yang bergerak tetap, maka Efek Bernoulli menyatakan bahwa ketika kecepatan fluida meningkat, tekanan statisnya menurun. Oleh karena itu, dalam aplikasi dinamis, sensor tekanan harus dipasang di mana aliran fluida tidak cepat atau turbulen.

Beberapa pengontrol gerak hidraulik juga dapat mengontrol tekanan, gaya, dan posisi. Pengontrol ini memiliki keunggulan diagnostik, algoritme kontrol, dan kemampuan untuk mengoordinasikan banyak katup sekaligus. Ini diperlukan untuk aplikasi seperti hydroforming, di mana tekanan oli akan berubah dengan cepat saat dikompresi atau didekompresi meski hanya sedikit. Dalam jenis aplikasi kontrol tekanan ini memerlukan respons cepat dan kemampuan untuk mengukur oli masuk atau keluar dari volume oli terkompresi. Mari jelajahi beberapa contoh.

Ini Semua Tentang Energi

Menambahkan cairan ke volume tetap akan meningkatkan tekanan, sedangkan mengeluarkan cairan akan menurunkan tekanan. Ada kesalahpahaman bahwa tekanan dikendalikan oleh kurva penguatan tekanan katup. Ini hanya berlaku dalam aplikasi pengujian, di mana sensor tekanan dihubungkan langsung ke SEBUAH dan B port katup. Tidak ada volume oli di bawah kompresi.

Kesalahpahaman lain adalah bahwa "tekanan adalah hambatan untuk mengalir". Akan lebih baik jika dikatakan bahwa a hambatan aliran akan menyebabkan penurunan tekanan. Masalah lainnya adalah bahwa tekanan berhubungan dengan energi internal fluida. Hambatan terhadap aliran tidak menambah energi, tetapi akan menghilangkan energi dalam bentuk panas. Kesalahpahaman lain yang banyak dipegang adalah bahwa pompa menghasilkan aliran, bukan tekanan. Pompa mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, kemudian menjadi energi hidrolik. Agar fluida memiliki energi, ia harus berada di bawah tekanan, dengan energi potensial karena ketinggian atau kecepatan. Pompa menambahkan energi ke minyak dengan salah satu dari tiga cara, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Bernoulli:

Hydraulic Cylinders

dimana P. adalah tekanannya,

ρ adalah densitas,

v adalah kecepatannya,

g adalah percepatan gravitasi, dan

h adalah ketinggian.

Ketiga istilah tersebut melibatkan energi. Suku kecepatan dan gravitasi memiliki elemen kerapatan yang menjadikannya istilah kerapatan energi secara langsung. Tekanan masih memiliki satuan psi, tetapi ini dapat diubah menjadi energi dengan mengalikan volume:

7 Ton Telescopic Cylinders

Sekarang kalikan dengan inci kubik:

Telescopic Trailer Cylinders

Satuan pound gaya-inci (lbf-in.) adalah satuan energi. Unit ini juga dapat diubah menjadi BTU, yang tidak terlalu merepotkan kami.

Mengontrol Tekanan

Tekanan absolut biasanya tidak diketahui secara pasti. Yang bisa dihitung adalah perubahan tekanan. Rumus dasar untuk menghitung perubahan tekanan adalah:

Hydraulic Cylinders

dimana ΔP. adalah perubahan tekanan,

β adalah modulus curah minyak,

ΔV. adalah perubahan volume oli di bawah kompresi, dan

V. adalah volume oli di bawah kompresi.

Mari pertimbangkan contoh sederhana. Asumsikan silinder batang tunggal tanpa volume mati, dan pistonnya 10 inci dari ujung tutup. Asumsikan modulus curah minyak adalah 200.000 psi. Berapa besar tekanan yang akan meningkat jika piston didorong satu 0,001 inci (dari 10,0 ke 9,999 inci) menuju ujung capped? Jawabannya adalah tekanan akan meningkat 20.

Jika piston bergerak 0,001 inci lagi lebih dekat ke tutup ujung, tekanan akan meningkat lagi 20,002 psi — peningkatan total 40,002 psi. Ini karena volume oli lebih kecil saat piston digerakkan dari 9,999 inci ke 9,998 inci dari ujung tutup. Perhatikan bahwa tekanan akan meningkat lebih dan lebih dengan setiap kenaikan 0,001-in. gerakan. Mudah untuk menghitung bagaimana tekanan akan meningkat saat piston menekan oli menggunakan Excel. Perhatikan bahwa keakuratan akan meningkat seiring dengan langkah yang semakin kecil. Persamaan yang tepat dapat diturunkan menggunakan kalkulus.

Tekanan tidak berubah secara bertahap dalam sistem nyata. Perubahan tekanan tergantung pada laju perubahan volume atau laju aliran masuk atau keluar dari volume oli di bawah kompresi. Ini dapat diungkapkan dengan persamaan diferensial berikut:

7 Ton Telescopic Cylinders

dimana dp / dT adalah laju perubahan tekanan,

Q(t) adalah aliran masuk atau keluar dari volume minyak yang dikompresi, dan

V. adalah volume minyak yang dikompresi. Dalam contoh ini volume tidak berubah.

Sangat mudah untuk melihat laju aliran masuk atau keluar dari volume minyak yang dikompresi. Sekarang asumsikan lubang silinder 4 inci, piston 10 inci dari ujung tertutup, dan laju aliran ke volume adalah 0,1 inci.3/detik.

Telescopic Trailer Cylinders

Jelas, hanya dibutuhkan sedikit aliran untuk meningkatkan tekanan dengan cepat.

Perhitungan gaya bahkan lebih sederhana:

Telescopic Trailer Cylinders

Yaitu, 2 lb gaya per milidetik. Persamaan laju perubahan tekanan dikalikan dengan luas piston, yang menghilangkan suku luas di penyebut.

Tekanan atau gaya biasanya dikontrol saat silinder tidak bergerak dan pada posisi yang sama setiap saat. Ini adalah kasus di sebagian besar aplikasi pers. Terkadang tekanan atau gaya harus dikontrol saat bergerak, yang merupakan situasi yang lebih rumit. Dalam hal ini, aliran pada sisi pendorong harus sama dengan peningkatan volume yang dihasilkan oleh piston yang bergerak, dan aliran keluar pada sisi yang berlawanan harus sama dengan laju penurunan volume.

Persamaan laju perubahan tekanan pada silinder hidrolik yang bergerak adalah:

7 Ton Telescopic Cylinders

Dalam persamaan ini, laju perubahan tekanan pada ujung tutup silinder dihitung. Ini pada dasarnya persamaan yang sama dengan yang sebelumnya, tetapi pembilangnya telah diperluas untuk mempertimbangkan gerakan piston. Saat batang piston memanjang, tekanan akan turun kecuali aliran oli sama dengan laju perubahan volume. Penyebut juga menjadi lebih besar dengan meningkatnya posisi, mengakibatkan peningkatan volume ujung topi.

Laju perubahan pada sisi batang piston serupa. Ketika kecepatan positif, tekanan pada sisi batang akan cenderung meningkat kecuali aliran keluar sama dengan laju volume yang diturunkan oleh gerakan piston:

Telescopic Trailer Cylinders

Tekanan di kedua sisi piston harus dikontrol saat mengontrol gaya. Gaya diukur menggunakan sel beban atau menggunakan dua transduser tekanan di kedua sisi piston. Jika metode terakhir digunakan, tekanan pada ujung tutup dikalikan dengan luas piston. Tekanan pada ujung batang dikalikan dengan luas piston dikurangi luas batang dan dikurangi gaya pada sisi tutup untuk mendapatkan gaya total.


Dapatkan harga terbaru? Kami akan merespons sesegera mungkin (dalam 12 jam)

Rahasia pribadi