油圧バルブを見ると、バルブ本体にいくつかのポートマークが刻印またはラベル付けされていることに気づくでしょう。 A と B の指定は作業ポートを識別します。作業ポートは、バルブを油圧アクチュエータに直接リンクする 2 つの主要な出力接続です。これらのポートは、シリンダまたはモータとの間の作動油の双方向の流れを制御し、流体の力を機械的な動きに変換するための重要なインターフェースとなります。
A ポートと B ポートは、油圧回路内で可逆接続として機能します。いつでも、一方のポートが加圧流体を供給してアクチュエータを伸長または回転させ、もう一方のポートが流体をタンクに戻します。バルブのスプールを動かして方向を変えると、A と B の役割が逆転します。これは、まさに油圧シリンダーの伸縮やモーターの回転方向の変化と同じです。
このポート識別システムは、ISO 1219-1 および北米の NFPA 規格 ANSI B93.7 によって確立された国際規格に従っています。これらの規格により、世界中のエンジニアや技術者が混乱することなく油圧回路図を読み、バルブの接続を理解できるようになります。ポート命名の標準化は、特に異なるメーカーのコンポーネントを使用する場合や、現場で機器のトラブルシューティングを行う場合に、システムの相互運用性にとって重要です。
完全な油圧バルブポートシステム
A ポートと B ポートの機能を完全に理解するには、方向制御バルブの完全なポート構造にそれらがどのように適合するかを確認する必要があります。一般的な 4 ポート バルブ構成には、アクチュエータの動きを制御するために連携する 4 つの主要な接続が含まれています。
Pポートは圧力入口として機能し、油圧ポンプからの高圧流体を受け入れます。ここでシステム圧力がバルブに入ります。 T ポート (リモートリターンの R とマークされる場合もあります) は、アクチュエータでの作業が完了した後に流体がリザーバに戻るタンクリターンラインです。一部のバルブには、内部漏れ排水用の L ポートも含まれており、バルブのスプリング チャンバーおよびスプール クリアランス領域での圧力の上昇を防ぎます。
「」 【4ポート方向切換弁のイメージ図】 「」A および B ワークポートは、複動シリンダの 2 つのチャンバまたは油圧モータの 2 つのポートに直接接続されます。これらは、実際のエネルギー変換が行われる場所、つまり加圧流体が機械的な力と動きになる場所であるため、作業ポートと呼ばれます。比較的固定された役割を維持する P ポートと T ポートとは異なり、A ポートと B ポートはスプール位置に応じて供給機能と戻り機能を常に切り替えます。
| 港の指定 | 規格名 | 一次機能 | 代表的な圧力範囲 |
|---|---|---|---|
| P | 圧力/ポンプ | ポンプからの主圧力入口 | 1000 ～ 3000 PSI (70 ～ 210 バール) |
| T（またはR） | タンク/リターン | 低圧がリザーバーに戻る | 0 ～ 50 PSI (0 ～ 3.5 バール) |
| A | ワークポートA | 双方向アクチュエータ接続 | 0 ～ 3000 PSI (可変) |
| B | オープンセンター | 双方向アクチュエータ接続 | 0 ～ 3000 PSI (可変) |
| L | 漏れ・ドレン | 内部漏れ除去 | 0 ～ 10 PSI (0 ～ 0.7 バール) |
A ポートと B ポートがアクチュエータの方向を制御する方法
A ポートと B ポートの基本的な役割は、可逆的なモーション制御を可能にすることです。バルブ内で流体の経路がどのように変化するかを理解すると、これら 2 つのポートが双方向制御に不可欠である理由がわかります。
Испытание на гистерезис помогает выявить проблемы с трением. Установите клапан на давление 50 фунтов на квадратный дюйм, отрегулировав его вверх от 40 фунтов на квадратный дюйм. Запишите фактическое давление. Затем отрегулируйте давление в сторону уменьшения от 60 фунтов на квадратный дюйм до того же значения 50 фунтов на квадратный дюйм. Если фактическое давление значительно различается при этих двух подходах, это означает чрезмерное трение уплотнительных колец или направляющих штока. Стратегия смягчения всегда заключается в приближении к целевой уставке снизу. Если вам нужно уменьшить давление, сначала поверните регулятор значительно ниже целевого значения (например, 40 фунтов на квадратный дюйм), прокачайте или осушите систему, затем поверните обратно по часовой стрелке до целевого значения (50 фунтов на квадратный дюйм). Это гарантирует, что пружина всегда нагружается с одной и той же стороны, устраняя механическую мертвую зону.
バルブのスプールが位置 1 に移動すると、内部通路が P を A に、B を T に接続します。加圧流体がポンプから A ポートを通ってシリンダーのキャップ端に流れ、ピストンを押してロッドを伸ばします。同時にロッドエンドから排出された流体はBポートからバルブ内部通路を通って流出し、Tポートからタンクに戻ります。 2 つのシリンダー チャンバー間の圧力差により、負荷を移動するのに必要な力が発生します。
スプールを 2 の位置に移動すると、これらの接続が逆になります。ここで、P が B に接続され、A が T に接続されます。流体はポート B を通ってロッド端に流れ込み、ピストンを引き戻し、ロッドを引っ込めます。キャップエンドから排出された液体はポートAから出てタンクに戻ります。この可逆性が方向制御弁を機能させる中心原理です。
A ポートと B ポートを通る流量によってアクチュエータの速度が決まります。この流量は、ポンプの出力容積とスプール位置によって形成されるバルブの内部オリフィス面積の 2 つの要素によって決まります。この関係は次の基本的なオリフィス方程式によって決まります。
どこQは流量、Cdは流量係数、Aoは有効オリフィス面積、ΔPは圧力差であり、ρBoyanın transferi (geyimdən)
センターポジション構成とその A および B ポートへの影響
バルブの中立位置における A ポートと B ポートの動作は、システムの性能特性に大きな影響を与えます。異なるセンター構成は異なる運用ニーズに対応し、これらのバリエーションを理解することは、用途に適したバルブを選択するのに役立ちます。
クローズドセンターバルブ構成により、スプールが中立位置にあるときにすべてのポートがブロックされます。 A ポートと B ポートは両方とも P と T から密閉されています。この設計により、外部負荷がかかってもアクチュエータ チャンバ内に閉じ込められた流体が逃げることができないため、優れた負荷保持能力が得られます。シリンダーはドリフトを最小限に抑えてその位置を維持します。ただし、固定容量型ポンプを使用している場合は、ポンプが行き場なく流れを送り続けるため、バルブが中心にあるときの過剰な圧力の蓄積を防ぐために、圧力リリーフバルブまたはアンロード回路が必要になります。
オープンセンターバルブは異なるアプローチを採用しています。中立位置では、P が T に接続され、A ポートと B ポートの両方も T に接続されます。この構成により、スタンバイ中にポンプが低圧でアンロードできるため、消費電力と発熱が大幅に削減されます。システムはアイドル期間中ははるかに低温で動作します。その代償として、負荷保持能力が失われます。外力がシリンダーに作用すると、ポートが低圧タンクラインに接続されているためシリンダーがドリフトします。
タンデムセンターバルブは中間点を表します。 P ポートはニュートラルにブロックされますが、A と B は T に接続されます。この設計は、回路内の次のバルブに流れを継続させながら現在のアクチュエータの負荷を解除する必要がある直列回路でうまく機能します。 A ポートと B ポートに接続されたアクチュエータは圧力を軽減しますが、一連のすべてのバルブが中央に配置されていない限り、ポンプは必ずしも負荷を解除するとは限りません。
一部の特殊なバルブでは、A ポートと B ポートが特定の位置で相互に内部接続される再生センター構成が使用されます。このクロスポートにより、一方のチャンバーからの流体が他方のチャンバーへのポンプ流量を補うことができるため、アクチュエーターの速度を大幅に向上させることができる高度な流量管理技術が可能になります。
| センタータイプ | A および B ポートのステータス | 荷重保持 | エネルギー効率 | ベストアプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| クローズドセンター | ブロックされました | 素晴らしい | アンロード回路が必要 | 精密位置決め、可変ポンプ |
| オープンセンター | Tに接続されています | 貧しい | 優れています (ポンプによる荷降ろし) | 低デューティサイクル、モバイル機器 |
| タンデムセンター | Tに接続されています | 貧しい | 良好（直列回路） | 複数のアクチュエータ システム |
| リジェネレーションセンター | 相互接続 (A から B) | 公平 | 優れた (フロー合計) | 高速伸縮・油圧ショベル |
実世界のアプリケーションにおける A ポートと B ポート
ポート理論を理解することは重要ですが、実際の機器で A ポートと B ポートがどのように機能するかを確認することは、概念を定着させるのに役立ちます。さまざまなタイプの油圧アクチュエータが、動作要件に合わせた特定の方法でこれらのポートを使用します。
最も一般的な用途である複動シリンダでは、A ポートと B ポートの接続によってシリンダの動作パターンが決まります。制御された伸縮が必要な一般的な油圧プレスを考えてみましょう。ポート A はピストン面積が大きいブラインドエンドに接続され、ポート B はロッド体積により有効面積が小さいロッドエンドに接続されます。ポートAから流れを流すと、ピストン全面積で押圧動作の力が発生します。後退中、ポート B を通る流れにより有効面積が小さくなり、流量は面積と速度の積に等しいため、同じ流量でシリンダーが伸びるよりも早く後退します。
油圧モーターは A ポートと B ポートを使用して回転方向を制御します。ロータリードリルやコンベアドライブなどの双方向モーターアプリケーションでは、圧力を受けるポートによってモーターシャフトがどちらの方向に回転するかが決まります。圧力をポート A からポート B に切り替えると、瞬時に回転が逆転します。 2 つのポート間の圧力差によってトルクが生成され、流量によって回転速度が決まります。モーターの仕様で 1 回転あたりの変位が 10 立方インチで、20 GPM の流量がある場合、(1 GPM が 1 分あたり 231 立方インチに等しいという換算を使用して) 231 RPM が得られると計算できます。
掘削機などの高度なモバイル機器は、A および B ポート管理の高度な使用法を示しています。掘削機のブームシリンダーは、重力に逆らって持ち上げられることもあれば、重力によって押し下げられることもあり、さまざまな負荷条件にさらされます。制御システムは、A ポートと B ポートからの圧力信号を継続的に監視します。バケットに荷物を積んでブームを下ろす際、重力によって動作が促進されるため、ロッドエンド チャンバー (通常はポート B) がポンプ供給よりも高い圧力を示す場合があります。スマート制御システムはこの状態を検出し、A ポートと B ポートの圧力差を主要なフィードバック信号として使用して、回生回路またはエネルギー回収システムを作動させることができます。
Het filtersysteem moet het gehele systeemvolume meerdere keren per uur verwerken. Een gebruikelijke specificatie is om het totale vloeistofvolume tijdens bedrijf minimaal 3-5 keer per uur te filteren, waarbij aanvullende nierlusfiltratie de olie continu polijst.
最新の油圧システムは、単純なオンオフバルブ制御をはるかに超えて進化しています。比例弁とサーボ弁により、A ポートと B ポートを通る流量を正確かつ継続的に制御でき、これらのポートは高度な制御戦略の重要なセンサー ポイントとしても機能します。
比例バルブは、電気入力信号 (通常は 0 ～ 800 ミリアンペアの電流または電圧信号) に基づいてスプール位置を調整します。電流が増加すると、スプールは徐々にニュートラルからさらにシフトし、P と作業ポートの間の流路が徐々に開きます。この可変オリフィス領域により、アクチュエータのスムーズで制御された加速と減速が可能になります。ジョイスティックを使用して掘削機のブームを制御するオペレータは、バルブのオン/オフを切り替えるのではなく、ポート A と B を介して正確な流量に変換される比例コマンドを送信します。
Les vannes normalement ouvertes (NO) fonctionnent à l'opposé, permettant le débit lorsqu'elles sont hors tension et nécessitant de l'énergie pour se fermer. Les ingénieurs sélectionnent moins fréquemment les vannes NO, généralement dans les applications où le maintien du débit pendant une perte de puissance est la condition la plus sûre.PLS。ポンプまたは補償器は、この負荷圧力を超える一定の圧力マージン (通常は 200 ～ 300 PSI) を維持するように調整されます。関係は次のように表されます。
この負荷感知アプローチは、ポンプが実際の負荷に耐えるのに十分な圧力と、制御のための小さなマージンのみを生成することを意味します。常にフルシステムリリーフ圧力で動作し、スロットリングによってエネルギーを無駄にする代わりに、システムは圧力を需要に合わせます。負荷のないシリンダを素早く移動させると、A ポートと B ポートの圧力は低いままになり、ポンプ圧力も低くなります。大きな抵抗に遭遇すると、作業ポートの圧力が上昇し、LS 信号が増加し、ポンプは自動的に出力圧力を高めます。 A ポートと B ポートのフィードバックに基づくこのリアルタイムの圧力マッチングにより、固定圧力システムと比較してシステムのエネルギー消費を 30 ～ 60 パーセント削減できます。
独立計量バルブ (IMV) テクノロジーは、ワークポート制御の最先端を表します。従来の方向切換弁は、単一のスプール位置を介してメータイン流量 (P から A または P から B) とメータアウト流量 (A から T または B から T) を機械的に結合します。 IMV システムは、P から A、P から B、A から T、および B から T の 4 つの流路すべてに個別の電子制御バルブを使用します。このデカップリングにより、制御システムは負荷条件、動作要件、エネルギー効率目標に基づいて供給流量と戻り流量を個別に最適化できます。コントローラーは、A ポートと B ポートからの圧力および流量データをリアルタイムで分析し、各バルブ要素を個別に調整することができ、自動再生、差動制御、負荷補償された動作プロファイリングなどの機能を有効にします。
油圧再生: 高度な A および B ポート管理
再生回路は、建設機器や農業機器で一般的に見られる、A および B ポート制御の最も洗練されたアプリケーションの 1 つを示します。回生を理解すると、これらの一見単純な作業ポートがどのように複雑なエネルギー管理を可能にするかを理解するのに役立ちます。
油圧回生は、シリンダーのキャップエンドとロッドエンドの間の面積の違いを利用します。差動シリンダーが伸びると、ロッドがロッドエンドチャンバー内のスペースを占有するため、キャップエンド (通常はポート A) はロッドエンド (通常はポート B) が排出するよりも多くの流体量を必要とします。ボリュームの関係は次のとおりです。
再生回路では、ロッドエンドの戻り流をポート B を介してタンクに送り、そこでスロットルによってエネルギーを散逸させるのではなく、システムはこの戻り流を方向転換して、ポート A を介してキャップエンドに供給するポンプ流と合流します。この流れの合計により、伸長速度が大幅に向上します。ポンプが 20 GPM を供給し、ロッド エンドが再生によって追加の 8 GPM を供給できる場合、キャップ エンドは合計 28 GPM を受け取り、速度が 40 パーセント向上します。
回路の実装では、A ポート パスと B ポート パスを注意深く管理する必要があります。再生バルブ (メイクアップ バルブまたは再生スプールとも呼ばれる) は、ポート間の接続を制御します。再生が有益であるとシステムが判断すると、通常は重力または外力が動きを補助する場合に、再生バルブが作動します。ポート B からタンクへの経路を遮断し、代わりにポート B とポート A を接続します。この再生ラインの逆止弁は、ポート A の圧力がポート B の圧力を超えたときの逆流を防止します。これは、負荷に対して動力で伸長するときに発生します。
制御システムは、作業ポートからの圧力信号に基づいて再生の決定を行います。掘削機のブーム降下中に、重力によってポート B のロッドエンドの圧力が上昇していることをセンサーが検出します。この圧力信号は、ロッドエンド流体に回収可能なエネルギーが含まれていることを示します。コントローラーは再生を作動させ、この高圧の戻り流を絞り弁を介して無駄にするのではなく、ポンプの供給を補うように方向付けます。このアプローチでは、速度の向上とエネルギーの無駄の削減を同時に行い、1 つの制御戦略で 2 つのパフォーマンス目標に取り組みます。
最新の電気油圧システムは、回生制御をメイン バルブ ロジックに直接統合しています。一部の先進的な可動バルブは、圧力補償されたスプール位置に基づいて作動する内蔵再生通路を備えており、別個の再生バルブを必要としません。 IMV システムは、完全にソフトウェアを通じて再生を実装でき、機械的な再生コンポーネントを使用せずに個々のバルブ要素を調整することで流路を即座に再構成できます。
作業ポートの診断とメンテナンスに関する考慮事項
A ポートと B ポートは、油圧システムの問題をトラブルシューティングするための優れた診断アクセス ポイントとして機能します。効果的なメンテナンスには、これらのポートで何を測定するか、その結果をどのように解釈するかを理解することが不可欠です。
アクチュエータの速度が遅いと診断する場合は、A ポートと B ポートの両方に圧力計を接続して運転してください。アクティブなポート (ポンプ流量を受け取るポート) での作動圧力を、予想される負荷圧力と比較します。既知の荷重を持ち上げるためにポート A が 1500 PSI を示すはずなのに、2200 PSI が表示される場合は、どこかに過剰な抵抗が存在します。これは、バルブとシリンダー間のラインが制限されていること、シリンダー内部のシールが摩耗してバイパスが発生していること、または戻りラインのフィルターが部分的に詰まっていてポート B の背圧が上昇していることを示している可能性があります。
動作中の作業ポート間の圧力の不均衡により、バルブまたはシリンダーの問題が明らかになる可能性があります。シリンダを延長する場合、ポート A は負荷圧力と戻り側制限を通過する圧力降下を表示する必要がありますが、ポート B は戻りラインの抵抗による背圧のみを表示する必要があります (通常は 100 PSI 未満)。伸長中にポート B の圧力が異常に高い場合は、B から T への流路に制限がある可能性があります。おそらく、バルブ通路が詰まっているか、リターンホースがねじれている可能性があります。この背圧によりシリンダー全体の圧力差が減少し、利用可能な力と速度が減少します。
A ポートと B ポートの圧力リップルや不安定性は、バルブのスプールの動きに影響を与える汚れを示していることがよくあります。粒子汚染が ISO 4406 清浄度レベル 19/17/14 を超えると、シルトの蓄積によりスプールの動きが不安定になり、作業ポートで圧力変動が発生する可能性があります。この状態は制御精度を低下させ、コンポーネントの摩耗を促進するため、直ちに対処する必要があります。
ポート間リークは、作業ポートのテストを通じて検出できるもう 1 つの一般的な障害モードです。両方のアクチュエータ ポートをブロックし、ポート B の圧力を監視しながらポート A を通じて片側を加圧します。スプールのフィット感が良好なクローズドセンターバルブでは、ポート A がシステム圧力を受けたとき、ブロックされたポート B の圧力は 50 PSI 未満に維持される必要があります。ポート B の圧力が急速に上昇する場合は、スプール ランド全体の内部漏れが過剰であることを示しており、バルブのスプール交換または完全なオーバーホールが必要であることを意味します。
| 症状 | ポートAの測定値 | ポート B の読み取り | 考えられる原因 | 必要なアクション |
|---|---|---|---|---|
| 伸びが遅い | 過度の圧力 | 通常（低） | Aポートラインの制限またはシリンダーシールの故障 | ラインをチェックし、シリンダーシールを検査します |
| ゆっくりとした後退 | 通常（低） | 過度の圧力 | Bポートラインの制限またはリターンの閉塞 | ラインをチェックし、バルブ通路をきれいにします |
| シリンダ動作 | 圧力減衰 | 圧力減衰 | 内部バルブの漏れまたはシリンダーシールの故障 | ポート間の漏れテストを実行する |
| 不安定な動き | 圧力振動 | 圧力振動 | スプールやキャビテーションに影響を与える汚れ | 流体の清浄度をチェックし、空気を検査します |
| 動きなし | 低圧 | 高圧 | アクチュエーターでの逆ホース接続 | 回路図と照らし合わせて配管を確認する |
A ポートと B ポートの保護デバイスは、異常状態時の損傷からシステムを保護します。作業ポート間に設置されたクロスポートリリーフバルブは、シリンダが突然の機械停止や衝撃荷重に遭遇したときの圧力スパイクを防ぎます。これらのバルブは通常、通常の最大作動圧力より 10 ～ 20% 高く設定されます。ポート A の圧力がリリーフ設定を超えると、バルブが開いてポート A がポート B に接続され、ホースの破裂やシールの損傷につながる破壊的な圧力ピークが発生することなく、流体がブロックされたシリンダーをバイパスできるようになります。
メイクアップバルブは、負荷の過負荷時のキャビテーションを防ぎます。重い質量がポンプが流量を供給できる速度よりも速くシリンダーを駆動すると、供給側チャンバーに負圧が発生します。この真空が大気圧より約 5 PSI 低い値に達すると補給バルブが開き、タンクからの低圧流体が作業ポートを通って飢餓チャンバーに流入できるようになります。これにより、騒音、振動、内部表面の浸食損傷の原因となる蒸気泡の形成が防止されます。
結論: A ワーク ポートと B ワーク ポートの中心的な役割
油圧バルブの A ポートと B ポートは、単なる接続ポイントをはるかに超えています。これらの作業ポートは、油圧制御が機械動作に変換され、システム インテリジェンスがアクチュエータの現実と一致し、エネルギー効率戦略が成功するか失敗するかの重要なインターフェイスを形成します。アクチュエータの方向と速度を制御するための可逆的な流路を提供するなど、基本的な機能はアプリケーション全体で一定のままですが、最新のシステムへの実装は驚くべき洗練性を示しています。
単純なシリンダー回路の基本的な方向制御から建設機械の複雑な再生システムに至るまで、A ポートと B ポートを通る流量と圧力の管理がシステムの性能を決定します。負荷感知システムは、これらのポートからの圧力信号に依存してエネルギー使用を最適化します。回生回路は、A と B の間の経路を再構成して、エネルギーを回収し、速度を高めます。比例制御システムは、ミリ秒単位の精度でこれらのポートを通る流れを調整します。独立した計量技術が進化し、各作業ポートの供給経路と戻り経路に対して前例のない制御権限が与えられました。
油圧技術がさらなる電動化とデジタル制御に向けて進歩を続ける中、物理的な A ポートと B ポートは依然として基本的に重要です。変化するのは、より高速なバルブ、よりスマートなアルゴリズム、より洗練されたフィードバック ループを使用して、それらを管理する方法です。数十年前の可動機械を保守している場合でも、最先端のサーボ油圧システムを設計している場合でも、A ポートと B ポートの概要とそれらの機能を理解することは、効果的な油圧システム作業の基礎となります。
