دستگاه نگهدارنده شیر استوانه ای

دستگاه نگهدارنده شیر استوانه ای

شیرهای نگهدارنده بار یا شیرهای متعادل، دستگاه های ساده ای هستند اما برای پایداری و هزینه دستگاه متحرک بسیار مهم هستند.

کمک شده توسط باتیس برودت تولیدکننده دستگاه نگهدارنده شیر استوانه ای

شیرهای نگهدارنده بار که به شیرهای ضد تعادل نیز معروف هستند، بخش کوچک اما مهمی از هر ماشین متحرک هستند. اگرچه طراحی آنها ساده است، اما کاربرد آنها اغلب می تواند حتی ماهرترین و با تجربه ترین مهندسان را نیز ناامید کند. داشتن درک اولیه از عملکرد شیر نگهدارنده بار و نحوه استفاده از آنها می تواند به مهندسان اجازه دهد تا پایداری را بهبود بخشند و هزینه را در تجهیزات متحرک کاهش دهند.

چرا از شیرهای نگهدارنده بار استفاده کنیم؟

یک شیر نگهدارنده بار می تواند این عملکردهای اساسی را ارائه دهد:

نگه داشتن بار ، که از حرکت ناخواسته محرک بر روی دستگاه جلوگیری می کند.
آنها زمانی استفاده می شوند که یک ماشین نیاز به بوم دارد تا برای مدت طولانی در یک موقعیت باقی بماند. به عنوان مثال، فردی که از جمع کننده گیلاس برای انجام کار در خطوط برق استفاده می کند، در صورتی که رونق به سمت پایین حرکت کند، ناامید می شود. طراحی پاپت یک شیر نگهدارنده بار حرکت را تقریبا به صفر محدود می کند. این به کارگر اطمینان می دهد که می تواند کار خود را بدون رانش رونق به پایان برساند.

کنترل بار هنگام کاهش بار یک تعادل ایجاد می کند. این می تواند از حرکت محرک ها به جلو جلوگیری کند و باعث حرکت کنترل نشده یا کاویتاسیون پمپ شود.
هنگام کاهش بار مهم است که اپراتور کنترل کامل محرک را حفظ کند. به عنوان مثال، هنگام پایین آوردن یک پالت آجر با یک دستگیر تلسکوپی، بار با کمک گرانش شتاب می گیرد و به طور بالقوه ناپایدار می شود. یک شیر نگهدارنده بار که به درستی اعمال می شود می تواند از وقوع این امر جلوگیری کند.

ایمنی بار از حرکت کنترل نشده محرک در صورت خرابی شلنگ جلوگیری می کند.
همه شیلنگ ها عمر ثابتی دارند و اغلب اولین جزء در مدار هیدرولیک هستند که از کار می افتند. بدون قرار دادن و تنظیم صحیح سوپاپ، یک بوم یا وینچ می تواند سقوط آزاد ایجاد کند و وضعیت بسیار خطرناکی ایجاد کند.
در هسته خود، شیرهای نگهدارنده بار یک وسیله بسیار مهم مرتبط با ایمنی هستند. با کمک به جلوگیری از بارهای افتاده یا کنترل نشده – خواه بار کنده ها، خاک یا حتی یک شخص باشد – شیرهای نگهدارنده بار محل کار را ایمن نگه می دارند.

عملکرد اولیه شیرهای نگهدارنده

بار برای درک آسان نحوه استفاده از شیرهای نگهدارنده، مهم است که ابتدا نحوه عملکرد آنها را درک کنید. یک مثال هیدرولیکی بسیار اساسی زمانی است که از یک شیر جهت دار برای بالا و پایین آوردن بار به صورت عمودی استفاده می شود.

یک شیر نگهدارنده بار استاندارد بین خطی که از شیر جهت دار تا انتهای میله سیلندر می گذرد قرار داده شده است. اگرچه با نام های مختلفی شناخته می شود، اما یک شیر نگهدارنده بار استاندارد را می توان به عنوان “شیر تسکین دهنده با کمک خلبان با بررسی جریان آزاد” توصیف کرد.

همانطور که اپراتور بار را افزایش می دهد، جریان را به انتهای میله سیلندر هدایت می کند. در این جهت رو به بالا، شما بر خلاف گرانش کار می کنید و بار نمی خواهد جلوتر برود. به همین دلیل، جریان از شیر از قسمت چک جریان آزاد شیر نگهدارنده بار عبور می کند و با جمع کردن سیلندر، بار را بلند می کند.

کاهش بار چالش های بزرگتری را به همراه خواهد داشت زیرا اپراتور اکنون در تلاش است تا بار را در همان جهت گرانش به صورت کنترل شده حرکت دهد. با شتاب گرانش اضافه شده، بار تمایل به جلوتر از کنترل و پمپ را خواهد داشت. بدون استفاده از شیر نگهدارنده بار، اپراتور ممکن است کنترل بار را از دست بدهد یا رونق ناپایدار شود.

یک شیر نگهدارنده بار با کاهش جریان از انتهای میله سیلندر، کنترل مورد نیاز را فراهم می کند. هنگامی که اپراتور قصد دارد بار را ثابت نگه دارد و کنترل جهت را در حالت بسته دارد، بررسی جریان آزاد از حرکت سیال از انتهای میله سیلندر به مخزن جلوگیری می کند و بار را در موقعیت خود نگه می دارد.

شکل 1. یک شیر مستقیم و نگهدارنده بار به فشار بار اجازه می دهد تا در برابر تمام ناحیه پاپت کار کند.

همانطور که اپراتور بار را کاهش می دهد و جریان را به انتهای سوراخ سیلندر هدایت می کند، فشار از طریق خط خلبان به شیر کنترل بار وارد می شود. فشار ترکیبی خلبان در انتهای سوراخ سیلندر و فشار بار از انتهای میله سیلندر، شیر نگهدارنده بار را باز می کند و اجازه می دهد جریان از سیلندر به مخزن سیلندر را پایین بیاورد.

با شروع کاهش و شتاب بار، فشار خط خلبان کاهش می یابد و شروع به بسته شدن شیر نگهدارنده بار می کند. این از فرار بار جلوگیری می کند. با بسته شدن شیر، فشار خلبان افزایش می یابد و شیر نگهدارنده بار دوباره باز می شود و اجازه می دهد بار به صورت کنترل شده کاهش یابد.

استفاده از یک شیر نگهدارنده بار که بتواند این جریان را به صورت کنترل شده اندازه گیری کند، در طراحی یک سیستم نگهدارنده بار پایدار و کارآمد کاملا حیاتی است.

شیرهای نگهدارنده بار برای کاربردهای
استاندارد مهندسان می توانند با استفاده از یک شیر نگهدارنده بار استاندارد، الزامات را در طیف گسترده ای از کاربردهای نگهدارنده بار برآورده کنند. با این حال، دو نوع طراحی بسیار متفاوت از شیرهای نگهدارنده بار استاندارد در بازار وجود دارد. آنها به عنوان بازیگری مستقیم، شکل 1 و طراحی ناحیه دیفرانسیل، شکل 2 شناخته می شوند.

با هر یک از این طرح ها، شیر دارای یک پاپت برای متر جریان از سیلندر به شیر جهت دار است و فشار بار در برابر این پاپت کار می کند. تفاوت در این دو طرح، که برای پایداری بوم بسیار مهم است، به نیروی فنر مورد نیاز برای صندلی مجدد شیر مربوط می شود.

شیرهای مستقیم ، شکل 1 ، دارای یک ناحیه پاپت بزرگ هستند که در برابر فشار بار کار می کند. به دلیل این مساحت بزرگ پاپت، نیروی فنر بیشتری برای نشستن مجدد پاپت مورد نیاز است. این طراحی مستقیم در میان میلیون ها نوع شیر تسکین دهنده که هر ساله در مدارهای هیدرولیک استاندارد استفاده می شود، رایج است.
در مقابل، یک شیر نگهدارنده بار ناحیه دیفرانسیل فشار برگشتی را به پاپت اعمال می کند که فشار بار را جبران می کند و منجر به یک ناحیه موثر حلقوی کوچکتر از پاپت می شود. بنابراین، نیروی فنر کمتری برای نشستن مجدد پاپت مورد نیاز است.

شکل 2. فشار بار در برابر یک ناحیه کوچکتر و حلقوی پاپت در یک شیر نگهدارنده بار دیفرانسیل کار می کند.

نیروی فنر مهم است زیرا به طور مستقیم بر پایداری شیر تأثیر می گذارد. سرعت فنر بالاتر در بسیاری از کاربردهایی که بارهای ناپایدار فشارهای القایی متفاوتی را ایجاد می کنند، یک مزیت است. سرعت فنر بالاتر از واکنش سریع شیر و باز شدن بیش از حد جلوگیری می کند که باعث پرش بوم یا بی ثباتی قابل شنیدن می شود.

شیرهای دیفرانسیل با سرعت فنر کمتر مستعد باز شدن سریع هستند. در حالی که این می تواند برای برخی از کاربردهای جریان بالاتر سودمند باشد، باز شدن سریع اغلب می تواند منجر به بی ثباتی شود که منجر به پرش رونق یا جیغ بلند می شود. باز شدن سریع همچنین باعث می شود دریچه ها نسبت به تغییرات دما، سایش و اصطکاک مکانیکی عمومی حساس تر شوند.

شیرهای نگهدارنده بار برای ماشین های بسیار دینامیکی برای ماشین هایی با بارهای دینامیکی بالا، مانند یک کامیون پمپاژ بتن با بوم های متعدد، یک طراح ماشین باید فراتر از شیر استاندارد نگاه کند.
در مثال یک کامیون پمپاژ بتن، بتن سنگین از طریق بوم های متعدد تحت فشار قرار می گیرد و بارها را به طور قابل توجهی تغییر می دهد زیرا بخش هایی از بوم ها خالی یا پر از بتن متراکم هستند. تثبیت این بارها به شیر پیشرفته تری نیاز دارد.

طراح ماشین در شرایط بسیار ناپایدار چند انتخاب دارد – یا جریان را محدود می کند یا می تواند از یک شیر کنترل بار دو مرحله ای استفاده کند که در آن محدودیت اولیه پس از ثبات حرکت برداشته می شود.

یک شیر محدود کننده با محدود کردن دهانه عمل می کند، بنابراین روغن باید از طریق یک روزنه رانده شود. این از این نظر ناکارآمد است که گرما تولید می کند و کنترل سرعت محرک را دشوار می کند.
شیر دو مرحله ای یک محدودیت اولیه ایجاد می کند که سپس با تثبیت شیر و افزایش فشار خلبان برداشته می شود.

بهبود طراحی دستگاه با شیرهای نگهدارنده بار

با توجه به اهمیت این شیرها در یک سیستم برای اطمینان از ایمنی و امنیت عملکرد، مونتاژ صحیح و در جای مناسب روی دستگاه بسیار مهم است. آنها همچنین باید در حفره خود محکم باشند تا از شل شدن یا باز شدن پیچ جلوگیری کنند. حفره های مشترک صنعت اغلب دارای مناطق تحمل بزرگی برای انتقال گشتاور بین شیر نگهدارنده بار و منیفولد هستند. با استفاده از یک سطح جفت گیری بزرگتر، حفره های مشترک گشتاور مونتاژ را کاهش می دهند. گشتاور بالاتر می تواند منجر به تغییر شکل منیفولد شود که می تواند آلودگی ایجاد کند یا امنیت مونتاژ را کاهش دهد.

تعدادی از فرصت های رایج وجود دارد که در آن انتخاب شیر نگهدارنده بار مناسب می تواند در یک ماشین جدید تفاوت ایجاد کند. با شیر مناسب، پایداری بوم، بهره وری و ایمنی را می توان بهبود بخشید، سر و صدا در هنگام راه اندازی و پتانسیل آلودگی را می توان کاهش داد و طرح ها را ساده کرد.