شیرهای فرمان هیدرولیک

شیرهای فرمان هیدرولیک

شیرهای فرمان هیدرولیک، کلیدی ترین و تاثیرگذارترین بخش سیستم های هیدرولیکی می باشند. در واقع شیر فرمان هیدرولیک به عنوان واحد کنترل و فرمان سیستم های هیدرولیکی است. داشتن اطلاع از وظایف و عملکرد اجزاء کنترلی بسیار مهم بوده و از وظایف مهم طراح می باشد. قدرت بالای سیال در سیستم های هیدرولیک به کمک پمپ و موتور تامین می شود و به وسیله شیرهای فرمان هیدرولیک کنترل می شوند. این شیرها  در دو دسته ی کلی برقی و دستی تولید می شوند. شیرهای دستی دارای ساختاری بسیار ساده می باشند و ساختار شیرهای برقی هیدرولیک کمی پیچیده تر است. به طور کلی شیر هیدرولیک را طبق قواعد متفاوتی می توان دسته بندی کرد که عبارتند از: نوع عملکرد، نوع تحریک و غیره.

طرز کار شیر فرمان هیدرولیک

شیر فرمان هیدرولیک یکی از پرکاربردترین ابزارها در صنعت می باشد که دارای اسپول یا هسته ی فرومغناطیسی است و قابلیت جابه جایی دارد و به طور کلی می توان آن را شبیه به یک سیم پیچ دانست. طرز کار شیرهای هیدرولیک برقی وابسته به حرکت هسته یا همان اسپول می باشد. به این صورت که با ایجاد جریان الکتریکی به وسیله بوبین یا سلونوئید، میدان مغناطیسی ایجاد می شود و این میدان به پیستون یا هسته نیرو وارد می کند، نیرو دلیلی برای حرکت کردن اسپول می شود.

با توجه به نحوه کاری که برای شیر هیدرولیک ارائه شد، سلونوئید یا بوبین مهم ترین قسمت شیر برقی می باشد و وظیفه ی آن باز و بسته کردن پورت های شیر فرمان هیدرولیک است. ساختار سلونوئید بسیار ساده می باشد و از سه قسمت مهم قاب، سیم پیچ و سنبه تشکیل شده است. جنس قاب سلونوئید فولاد است و هنگامی که جریان برق به سیم پیچ داده شود، خاصیت آهنربایی ایجاد می شود و به کمک این خاصیت آهنربایی، سنبه سلونوئید به قاب جذب می شود و به این صورت به حرکت در می آید.

انواع شیر فرمان هیدرولیک از نظر نوع تحریک

  1. تحریک دستی
  2. تحریک سلونوئیدی
  3. تحریک مکانیکی یا بادامکی
  4. تحریک هوایی

شیر فرمان هیدرولیک برقی یا سلونوئیدی یکی از پر کاربردترین شیرهای هیدرولیک است. این شیرها به کمک نیروی الکتریکی کار می کنند. مقدار جریان سیستم هیدرولیک به وسیله شیر برقی قطع، وصل یا تنظیم می شود. به طور کلی شیرهای برقی خود به دو دسته شیر هیدرولیکی تک بوبین و شیر هیدرولکی دو بوبین تقسیم می شوند و فرمان الکتریکی به وسیله سوکت به بوبین انتقال می یابد. داخل این شیرها قطعه ای به نام اسپول قرار دارد که در طرفین آن دو واشر و دو فنر وجود دارد. به کمک تحریک الکتریکی، اسپول تغییر حالت می دهد و این تغییر حالت می تواند باعث جریان یا قطع جریان شود.

شیر برقی هیدرولیک دارای مدل های متفاوتی است. انواع مدل های شیر برقی در صنایعی چون سیمان، خودروسازی، فولاد و صنایع سنگین کاربرد دارند.

انواع شیر فرمان هیدرولیک از نظر عملکرد

  1. شیرهای کنترل جهت
  2. شیرهای کنترل فشار
  3. شیرهای کنترل جریان یا دبی متغیر
  4. شیرهای هیدرولیک پروپرشنال
  5. شیرهای هیدرولیک سرو
  6. شیرهای هیدرولیک مدولار (Modular)
  1. شیرهای هیدرولیک کنترل جهت

شیر کنترل جهت، اولین دسته از شیرهای فرمان هیدرولیک است. این شیرها برای مدیریت جهت عبور سیال، مورد استفاده قرار می‌گیرند و تعیین کننده مسیر عبور جریان سیال در مدار می باشند. به عنوان مثال می‌توانند جهت حرکت یک سیلندر یا موتور هیدرولیکی را تعیین کنند. این شیرها با توجه به وظایف خود به انواع یک‌ طرفه، دو راهه، چند راهه و غیره تقسیم می‌شوند. نام‌گذاری شیرهای کنترل جهت، بر اساس تعداد موقعیت و دهانه‌های شیر انجام می‌شود و این نام‌گذاری به این ترتیب می باشد که در ابتدا تعداد دهانه‌ها و سپس تعداد موقعیت‌ها بیان می‌شود.

2. شیرهای هیدرولیک کنترل فشار

شیر کنترل فشار، سیستم هیدرولیک را در مقابل تغییرات ناگهانی فشار حفاظت می کند. تغییرات ناگهانی در اثر عوامل متفاوتی مانند کاهش میزان دبی یا افزایش ناخواسته آن، به دلیل باز و بسته شدن شیر به وجود می آید. این تغییرات ناگهانی در سیستم، می تواند باعث تغییرات آنی حتی تا 4 برابر فشار نرمال در سیستم باشند. با توجه به این که افزایش فشار بیشتر از حد معین می تواند آسیب های جدی به شیر هیدرولیک بزند، دلیل استفاده از شیر کنترل فشار توجیه می شود. در یک سیستم هیدرولیک توان خروجی بستگی به فشار و جریان سیال دارد، به این علت برای دست یابی به اهداف مورد نظر هنگام طراحی مدار، باید موارد زیر تعیین گردند:

  • فشار سیستم
  • پارامترهای هندسی و اندازه ی شیرها
  • میزان دبی سیستم

شکل زیر یک شیر کنترل فشار هیدرولیکی را نشان می دهد.

ماکزیمم نیروی قابل اعمال به وسیله سیلندر هیدرولیکی در شیر هیدرولیک کنترل فشار تابعی از حداکثر فشار سیستم و سطوح مقاطع پیستون و طول شافت است. به همین علت کنترل دقیق سطح فشار سیستم، باعث کنترل دقیق نیروهای تولید شده توسط عملگرها می شود و در نهایت سیستم را در مقابل ایجاد تنش های غیر مجاز محافظت می کند.

کاربرد شیرهای فرمان هیدرولیک کنترل فشار

  1. شیر اطمینان ساده

این شیرها موظف به مراقبت از خطوط لوله و تجهیزات هیدرولیکی در مقابل افزایش فشار می باشند.

  1. شیر اطمینان ترکیبی

کاملا مانند شیر اطمینان ساده است با این تفاوت که امکان دسترسی به سطح فشار دقیقی را دارد.

  1. شیر کاهنده فشار

در خروجی سیستم بدون توجه به فشار ورودی، فشار کاهش یافته ای را تامین می کند.

  1. شیر بی بار کننده

در حالتی که سیستم هیدرولیک تحت بار نیست، جریان خارج شده از پمپ ها، جابه جایی مثبت را در فشار صفر به مخزن تخلیه می کند و به این صورت از مصرف توان و تلفات حرارتی ناشی از تخلیه سیال به وسیله شیر اطمینان در فشار بالا کاسته می شود.

  1. شیر متعادل کننده

در یک جهت خاص، در برابر عبور جریان مقاومت ایجاد می کند و در جهت دیگر اجازه ی عبور را می دهد.

  1. شیر ترتیبی

همان گونه که از نام این شیر مشخص است، جریان را در در مسیرهای مختلف و با ترتیب خاصی هدایت می کند.

  1. سوئیچ فشاری

این شیرها به کاهش یا افزایش فشار سیال حساس می باشند.

3. شیرهای هیدرولیک کنترل جریان یا دبی متغیر

از شیرهای کنترل جریان برای تنظیم سرعت سیلندرها و موتورهای هیدرولیکی با تغییر میزان دبی ورودی یا خروجی آنها استفاده می شود. ابزار اصلی برای این کنترل تغییر سطح عبور جریان در گلوگاه می باشد که در شکل زیر، تغییر گلوگاه برای کنترل جریان نشان داده شده است.

درصورت عملکرد همزمان شیر کنترل جریان و شیر کنترل فشار می توان بر اندازه ی دبی تاثیر گذاشت. یک شیر کنترل جریان می تواند با تنظیم دبی سیال، سرعت حرکت عملگرها را تحت کنترل قرار دهد.

شیر هیدرولیک کنترل جریان به دو صورت زیر تقسیم بندی می شود.

  • بدون سیستم جبران کننده فشار

این شیرها هنگامی کاربرد دارند که که فشار سیستم تقریبا ثابت باشد و نیاز به تنظیم دقیق سرعت نباشد.

  • همراه با سیستم جبران کننده فشار

میزان جریان عبوری از این شیرها همواره ثابت است. چراکه به صورت اتوماتیک تغییرات فشار تنظیم شده و افت فشار را ثابت نگه می دارد.

روش های بهره برداری از شیر کنترل جریان هیدرولیک

برای بهره برداری از شیرهای کنترل جریان برای تعیین و کنترل سرعت سیال خروجی 3 روش وجود دارد که این سه روش عبارتند از:

  1. اندازه گیری مقدار جریان ورودی
  2. اندازه گیری مقدار جریان خروجی
  3. اندازه گیری مقدار جریان سرریز

اندازه گیری مقدار جریان ورودی توسط شیر فرمان کنترل جریان هیدرولیک

در این روش شیر کنترل جریان بین پمپ و تحریک کننده هیدرولیکی قرار دارد و وظیفه اندازه گیری مقدار روغنی که به تحریک کننده تزریق می شود را دارد، به این ترتیب که:

  • جریان اضافی خروجی پمپ به وسیله یک شیر فشار شکن به مخزن باز می گردد.
  • یک شیر یک طرفه به طور موازی در مدار با شیر کنترل جریان نصب می شود و امکان بازگشت آزادانه روغن را فراهم می کند.

برای کنترل سرعت تحریک کننده در دو جهت، باید شیر کنترل جریان را در قسمت خروجی پمپ و در جایی درست قبل از شیر کنترل جریان نصب کرد. این نوع اندازه گیری، روشی بسیار کارآمد و دقیق می باشد. لازم است بدانید که بیشتر از این روش در مواردی استفاده می شود که فشاری ایجاد شده و در مقابل جابه جایی تحریک کننده هیدرولیکی مقاومت می کند.

روش اندازه گیری مقدار جریان خروجی توسط شیر فرمان کنترل جریان هیدرولیک

همانطور که از نام این روش اندازه گیری مشخص است، کنترل مقدار جریان در خروجی انجام می شود. بایستی شیر کنترل جریان را در قسمتی از مدار هیدرولیک قرار داد که از خروج روغن موجود در تحریک کننده جلوگیری به عمل آورد. در این روش توجه به دو نکته ضروری می باشد. نکته ی اول اینکه به دلیل ایجاد تعادل در سرعت تحریک کننده در هر دو جهت بایستی شیر فرمان هیدرولیک را در مسیر روغن خروجی از شیر کنترل جریان به سمت مخزن نصب کرد. نکته دوم اینکه در بیشتر موارد تنها از یک جهت نیاز به کنترل سرعت تحریک کننده می باشد و کافیست که شیر کنترل جریان را بین تحریک کننده هیدرولیکی و شیر کنترل مسیر نصب کرد. منطبق با آنچه قبل تر گفته شد باید شیر یک طرفه ای هم برای جلوگیری از برگشت سریع پیستون در مدار قرار داد.

روش اندازه گیری مقدار جریان سرریز توسط شیر فرمان کنترل جریان هیدرولیک

در این روش با کنترل و اندازه گیری جریان سرریز شده از خروجی پمپ که به سمت مخزن هدایت می شود، می توان سرعت جابه جایی تحریک کننده را تحت کنترل قرار داد. از مزیت های این روش کار کردن پمپ با فشاری می باشد که به دلیل انجام کار به آن نیاز است، به این دلیل که مقدار اضافی جریان سیال پمپ به وسیله شیر کنترل جریان، کنترل شده و دیگر به وسیله شیر فشار شکن به مخزن هدایت نمی شود. از معایب این روش نیز، دقت پایین آن است. چراکه جریانی که اندازه گیری می شود به سمت عضو تحریک شده ی دستگاه هدایت نمی شود و به سمت مخزن می رود.

لازم به ذکر است که از این روش نباید در مدارهایی که امکان جدا شدن یا رها شدن قطعه کار در هنگام فعالیت دستگاه وجود دارد، استفاده کرد.

4. شیرهای هیدرولیک پروپرشنال

شیرهای پروپرشنال، یکی دیگر از انواع شیرهای فرمان هیدرولیکی می باشند که تغییر جریان سیال خروجی در آن به جریان الکتریکی ورودی مرتبط نیست. این شیرها نسبت به انواع شیر برقی هیدرولیک کمی پیشرفته‌تر و پیچیده‌تر می باشند و دقت و سرعت بالاتری نیز دارند. کاربرد شیر پروپرشنال در صنایع نظامی، پرس هیدرولیک، نورد فلزات و ماشین کاری است. این شیر نیز مانند شیرهای برقی هیدرولیکی، خود دارای انواع کنترل جهت، کنترل جریان و کنترل فشار با دقت بیشتری می باشد. سلونوئید موجود در شیرهای پروپرشنال نوع خاصی است و با توجه به میزان جریان الکتریکی وارد شده، نیرویی در شیر ایجاد می‌ کند. به همین دلیل هر مقدار جریان می‌تواند هسته فرومغناطیسی را در جایگاه متفاوتی قرار دهد. هر چقدر جریان ورودی به سلونوئید افزایش پیدا کند، نیروی سلونوئید هم افزایش پیدا خواهد کرد.

5. شیرهای هیدرولیک سرو

شیر هیدرولیکی سرو  نوعی شیر برقی می باشد که به طور مداوم تحت فرمان بوده و با توجه به فیدبکی که می‌گیرد، فشار و موقعیت مکانی و دبی یا سرعت دستگاه مورد نظر را کنترل می کند. این نوع شیرها به دلیل سرعت و دقت بالاتر، مزایای بیشتری دارند.

6. شیر هیدرولیکی مدولار (Modular)

شیرهای مدولار از دسته شیر های مهم هیدرولیکی هستند که به طور معمول در سیستم‌های هیدرولیکی که تعداد شیر های کنترلی زیاد است، از شیرهای مدولار استفاده می شود تا علاوه بر اشغال فضای کمتر، لوله کشی کمتری بین اجزاء سیستم هیدرولیکی اعمال شود.

شیرهای مدولار در سایزهای cetpos03 و cetpos05 دارای بیشترین کاربرد می باشند و در انواع شیرهای کنترل دبی، کنترل فشار و شیرهای یک‌طرفه موجود هستند .

هنگام استفاده از این شیرها بایستی به این نکته توجه کرد که میزان عبور دهی روغن این شیرها به طور معمول کمتر از شیرهای بلوکی یا خطی می باشد.

سازندگان مختلف به شیرهایی که طبقاتی بر روی یکدیگر بسته می‌شوند نام های متفاوتی می‌دهند. به عنوان مثال شرکت‌های رکسروت و پارکر این شیرها را، شیرهای ساندویچی و شرکت‌های آتوس و دوپلوماتیک، شیرهای مدولار می‌نامند.

نمادهای ترسیمی شیر هیدرولیک

درک روابط بین اجزای یک سیستم صنعتی با کمک نمادهای ترسیمی ساده تر و سریع تر است. در ادامه تعدادی از نمادهای تعریف شده در استاندارد ANSI (موسسه استاندارد ملی آمریکا American National Standards Institute) که مرتبط با  شیر هیدرولیک می باشد را آورده ایم.

شیر هیدرولیک یک طرفه: این شیر سیال را فقط در یک جهت عبور می دهد.

شیر هیدرولیک کنترل جریان: شیرآب منزل، نمونه ای از شیرهای کنترل جریان می باشد.

نماد اصلی نشان دهنده شیر: از مربع به عنوان نماد نشان دهنده شیر استفاده می شود.

شیر قطع و وصل: این شیر با عملکرد دستی یا پایی (پدال) عمل می کند.

نحوه انتخاب شیر فرمان هیدرولیک

انتخاب صحیح شیر فرمان هیدرولیک از میان محصولات موجود در بازار بسیار مهم می باشد. چراکه علاوه بر تاثیر مستقیم روی کارایی سیستم هیدرولیک، از لحاظ اقتصادی نیز مهم است. برای انتخاب یک شیر فرمان هیدرولیک توجه به  نکات زیر ضروری است تا شیر مطابق برنامه ی طراحی شده، رفتار کند.

  • کاربرد شیر فرمان هیدرولیک در سیستم

همانطور که گفته شد شیرها می توانند کنترل فشار، کنترل جریان و کنترل جهت سیال عبوری در سیستم را انجام دهند، برای انتخاب شیر قطعا بایستی به کاربرد آن در سیستم توجه کرد.

  • ماهیت فیزیکی سیال عبوری از شیر فرمان هیدرولیک

سیال در سیستم های هیدرولیکی وظیفه رساندن انرژی تولید شده را به عملگرها (سیلندرها و هیدروموتورها) دارد. هر سیال هیدرولیک مشخصه ها و ویژگی های خاص مربوط به خودش را دارد. خواص متفاوت سیال های هیدرولیک به دلیل کاربری های متفاوت آن ها می باشد.

سیال عبوری از شیرها مواردی مانند آب، نفت، گاز، پودر، انواع مواد شیمیایی و غیره می تواند باشد. لازم است بدانید که سیال عبوری از شیرهای موجود در این بخش فقط روغن معدنی می باشد و استفاده از سیال دیگر می تواند باعث آسیب به شیر شود و اگر حتی آسیب جدی به شیر نزند، شیر کارایی مناسب و کافی را نخواهد داشت.

  • اندازه شیر هیدرولیک

عامل مهم دیگر برای انتخاب شیر هیدرولیک موضوع اندازه آنها می باشد. اندازه ی شیرها برای عملکرد صحیح سیستم بسیار مهم است. به عنوان مثال اگر سایز شیر کوچک باشد و فشار سیستم بالا باشد، شیر توانایی عبور کامل سیال را نخواهد داشت و عکس آن، اگر سایز شیر را بزرگ باشد علاوه بر هزینه ی اضافی، افت فشار چشمگیری خواهیم داشت.

  • فرمان شیر هیدرولیک در حالت نرمال

شیر فرمان هیدرولیک قبل از تحریک ممکن است دارای دوحالت نرمال باز و نرمال بسته باشد، هنگام انتخاب آنها توجه به این نکته که طراحی سیستم منطبق بر چه حالتی از شیر بوده است بسیار مهم است.

به طور کلی مجموعه ای از این نکات و اطلاعات دقیق، تحت عنوان کد فنی شیر هیدرولیک تعریف می شود که نحوه سفارش دهی با این کد بسیار راحت تر است.

چه زمانی شیرهای فرمان هیدرولیک نیاز به تعمیر دارند؟

ممکن است به مرور زمان این شیر ها دچار مشکل شوند و به سیستم هیدرولیک آسیب وارد کنند. از عمده مشکلات شیرها نشتی روغن است. یکی دیگر از مشکلات شایع آن ها سفت شدن فرمان هیدرولیک می باشد که در این صورت نیاز به تقویت دارند.

شیرهای فرمان هیدرولیک بهسام به دلیل مواد اولیه مرغوب عمر طولانی تری دارند و به راحتی می توان از آن ها در سیستم های هیدرولیک استفاده کرد.

شیر فرمان هیدرولیک در تهران

در صورتی که قصد خرید شیر فرمان هیدرولیک با بهترین قیمت و ضمانت اصالت کالا را دارید با مراجعه به سایت بهسام پنوماتیک، محصول مورد نظر خود را انتخاب و خریداری نمائید. همچنین برای اطلاعات بیشتر ، می توانید با کارشناسان فروش ما در شرکت بهسام تماس بگیرید.

تماس بگیرید