油圧式流量制御弁とは何ですか?
油圧流量制御バルブは、油圧システムにおける流体の交通制御装置のようなものです。信号機が交差点を通過する車の数を制御するのと同じように、これらのバルブはシステムを流れる油圧油の量を制御します。
簡単に言えば、油圧流量制御バルブは、油圧モーターとシリンダーに到達する流体の量を制御することで、油圧モーターとシリンダーの速度を調整します。。液体が多いほど動きが速くなり、液体が少ないほど動きが遅くなります。
流量制御バルブはなぜそれほど重要なのでしょうか?
作動油は油圧システムの「血液」であると考えてください。適切な流量制御がなければ、あなたのシステムは血圧が制御されていない人のようなものになり、速すぎて危険、または遅すぎて効果がありません。
流量制御バルブがシステムに対して行う役割は次のとおりです。
油圧流量制御バルブはどのように機能しますか?
基本原理は驚くほどシンプルです。これらのバルブは、流体が通過しなければならない可変開口部を作成することによって機能します。
バケツに水を入れようとしているところを想像してみてください。蛇口を少し開けるとゆっくりと水が流れます。大きく開くと水が勢いよく出てきます。流量制御バルブも同様に機能します。開口部のサイズを調整して流体の流量を制御します。
フローに影響を与える主な要素は次のとおりです。
- 開口部サイズ- 開口部が大きい = より多くの流れ
- 圧力差- 圧力が高い = 流量が速い (基本的なバルブの場合)
- 流体の厚さ- 液体が濃い = 流れが遅くなる
油圧式流量制御弁の主な種類
1. 簡易流量制御弁
ニードルバルブ
- 正確な微調整に最適
- 消防ホースの代わりにスポイトを使用するようなもの
- 校正と微調整に最適
- 欠点: 圧力が変化すると流量が変化します
スロットルバルブ
- 基本的な速度制御に適しています
- 手動で簡単に調整可能
- 単純なシステムでよくあること
- 負荷が変化すると精度があまり良くない
ボールバルブ
- 主にオン/オフ制御用
- 非常に耐久性があり信頼性が高い
- 速度制御の精度に限界がある
- セクションの分離に最適
2. 高度な流量制御バルブ
圧力補償バルブ
油圧システムの「スマート」バルブ。圧力が変化しても流量を一定に保ちます。
技術的な詳細:
- 内蔵パイロットバルブが差圧に基づいてメインオリフィスのサイズを自動的に調整します
- 補償範囲：通常、50 ～ 350 bar の圧力範囲全体で ±5% の流量精度を維持します
- 内部コンポーネント:スプリング式コンペンセータースプール、調整可能なスロットルオリフィス、および圧力検出ポート
高価ですが、より信頼性が高くなります。精密作業に最適です。
メータインバルブとメータアウトバルブ
制限：過負荷によりキャビテーションが発生する可能性がある
以下に最適:正の荷重、下向きに伸びる垂直シリンダー
アドバンテージ：背圧を発生させてキャビテーションを防止します
以下に最適:負荷の超過、垂直シリンダーの収縮
比例流量制御弁
電子制御により超精密な調整を実現。
- 制御方法:電子アンプからの PWM (パルス幅変調) 信号
- フィードバックシステム:流量センサーまたは位置フィードバックによる閉ループ制御
- 応答時間:通常、ステップ変更には 10 ～ 50 ミリ秒かかります
- 信号範囲:標準 4 ～ 20mA または 0 ～ 10V 制御信号
- アンプの特徴:バルブ固着を防ぐ電流ディザリング、スムーズな始動のためのランプ機能
プログラムして自動化することができます。高価ですが、最高のコントロールを提供します。最新の CNC マシンやロボットで一般的です。
高度な技術コンセプト
圧力補償の詳細
圧力補償バルブは 2 段階の設計を採用しています。
- 一次段階:調整可能なスロットルオリフィス (ユーザー制御)
- 二次段階:圧力差に反応する自動補償器スプール
動作原理:
- コンペンセータは、プライマリオリフィス全体で一定の圧力降下 (通常 7 ～ 10 bar) を維持します。
- 下流の圧力が増加すると、流れを維持するために補償器がさらに開きます
- 上流の圧力が低下すると、補償器が制限して流量の増加を防ぎます
- 結果：負荷の変化に関係なく一貫した流量
比例弁制御システム
電子制御チェーン:
- コマンド信号:PLC/コントローラから4-20mAまたは±10V
- アンプ処理:信号を適切な電流/PWMに変換します
- ソレノイド応答:比例ソレノイドは電流に比例した力を生成します
- バルブ応答:スプール位置はソレノイド力に直接関係します
- フロー出力:ヒステリシスを最小限に抑えた正確な流量制御
高度な機能:
フローディバイダーテクノロジー
スプール型分流器:
- 同期スプールを使用して流れを分割する
- 正確さ：通常の条件下で±5%の流量分割
- 圧力感度:圧力差が大きいと性能が低下する
- アプリケーション:同様の負荷アプリケーションに最適
ギア式分流器:
- 分流には高精度のギアセットを使用
- 正確さ：圧力差に関係なく±2%の流量分割
- 自己補償:粘度の変化を自動的に調整します
- アプリケーション:重要な同期 (航空機制御、重労働)
アプリケーション
建設機械
- 掘削機: スムーズなアームとバケットの動き
- クレーン: 正確な吊り上げと位置決め
- ブルドーザー: 制御されたブレード調整
製造業
- 射出成形機: 完璧な部品形成
- CNC マシン: 正確な切断速度
- 組立ライン: 同期動作
農業
- ハーベスター: 調整された伐採と収集
- - スムーズで正確な動きを可能にします
- 灌漑システム: 水の流れの管理
その他の用途
- 発電所のタービン
- 水処理施設
- 石油およびガス事業
- 鉱山機械
適切な流量制御バルブの選び方
適切なバルブを選択することは、作業に適したツールを選択することに似ています。次の要素を考慮してください。
1. システム要件
- システムはどのくらいの圧力で動作しますか?
- どれくらいの流量が必要ですか?
- どのような種類の液体を使用していますか?
技術仕様ガイド
| 製造業 | 推奨バルブタイプ | 農業 | 最大圧力 | 問題: 過熱 | 制御方法 |
|---|---|---|---|---|---|
| 小型CNCマシン | ニードルバルブ | 2～8L/分 | 210バール | Все сертифицированы ASME | マニュアル |
| 射出成形 | 圧力補償付き | 15～50L/分 | 350バール | 1/2 インチ SAE | 手動/電動 |
| 掘削機アーム | 比例 | 80～200L/分 | 420バール | 3/4 インチ SAE | 電子 (PWM) |
| 油圧プレス | メーターアウト | 25～100L/分 | 700バール | 1インチSAE | パイロット操作 |
| 移動式クレーン | プライオリティバルブ | 120～300L/分 | 350バール | 1インチSAE | 負荷感知 |
2. 精度の必要性
3. 環境
- 温度範囲:標準バルブは -20°C ～ 80°C で動作します。
- 極限状態:-40°C ～ 120°C では特殊シールが必要
- 腐食性液体:ステンレス鋼または特殊なコーティングが必要
- 高振動:ロックワイヤー調整または電子制御を推奨
4. 予算に関する考慮事項
よくある問題と解決策
問題: 速度が安定しない
症状：アクチュエータがランダムに加速したり減速したりする
原因:流体が汚れている、バルブ部品が磨耗している、バルブの種類が間違っている
解決：液体の洗浄または交換、バルブの整備、圧力補償バルブへのアップグレード
問題: 過熱
症状：システムが熱くなりすぎてパフォーマンスが低下する
原因:内部漏れ、バルブ設定の間違い
解決：シールを交換し、バルブ設定を調整し、バルブのサイズが適切であることを確認します。
問題: 流量制御システムにおけるキャビテーション
症状：大きな騒音、振動、白濁液、部品破損
技術的な説明:流体の速度が臨界限界を超えると、圧力が蒸気圧を下回ります。
原因:
- 過負荷時のメータインバルブ
- 小さめのバルブオリフィス
- 流体温度が高いと蒸気圧が低下する
解決：
- メータアウト構成への切り替え
- アンチキャビテーションバルブを取り付ける
- オリフィスサイズを大きくするか、複数の並列バルブを使用します
重要な公式:吸引ライン内の流速が 6 m/s 未満であることを確認してください
問題: 流量制御バルブの不安定性
症状：ハンチング、発振、アクチュエータの動作が不安定
技術的な原因:
- 比例弁制御ループの減衰が不十分です
- 共振周波数整合システムの固有周波数
- 電子アンプのゲイン設定が高すぎる
解決：
- PID パラメータを調整します (比例ゲインを下げ、ダンピングを増やします)。
- システム準拠のためにアキュムレータを追加
- パイロットラインに流量制限装置を設置する
- より高い周波数応答を持つバルブ（サーボバルブ）を使用してください。
長寿命のためのメンテナンスのヒント
毎月の小切手
- 継手の周囲の外部漏れを探す
- 1. 簡易流量制御弁
- 異常な騒音に耳を傾ける
- 過度の振動を感じる
四半期ごとのサービス
- 油圧フィルターを交換する
- 試験液の品質
- 逆止弁の校正
- シールと接続を検査する
年次メンテナンス
- 必要に応じてバルブのオーバーホールを完了する
- 摩耗部品を交換する
- システムドキュメントを更新する
- オペレータに適切な使用方法を指導する
流量制御バルブの未来
テクノロジーにより、これらのバルブはよりスマートかつ効率的になりました。
重要なポイント
- 油圧流量制御弁は、スピードコントローラー油圧システム用
- シンプルな手動バルブから高度な電子バルブまで、さまざまなタイプがさまざまなニーズに対応します。
- 適切な選択お金を節約しますシステムのパフォーマンスを向上させます
- 定期的なメンテナンスで高額な故障を防ぎます
- 新技術によりバルブがよりスマートかつ効率的になりました
結論
油圧流量制御バルブを理解することは、必ずしも複雑である必要はありません。これらの重要なコンポーネントは、油圧世界のスピード コントローラーにすぎず、安全性、精度、効率性を確保するためにすべてが適切なペースで動くようにします。
重機の操作、工場の運営、油圧システムのメンテナンスのいずれの場合でも、これらのバルブがどのように機能するかを知ることは、機器の選択、メンテナンス、トラブルシューティングについてより適切な決定を下すのに役立ちます。
覚えておいてください: 適切な流量制御バルブを適切に保守することは、システムの信頼性、エネルギー節約、および運用の安全性において利益をもたらす投資です。賢明に選択し、定期的にメンテナンスを行えば、油圧システムは今後何年にもわたって役に立ちます。
