הסבר על יחידות היגוי הידראוליות: מרכז פתוח, מרכז סגור, חישת עומס, תגובה ואי תגובה

יחידות היגוי הידראוליות - הנקראות לעתים קרובות יחידות בקרת היגוי הידראוליות, יחידות היגוי הידרוסטטיות או יחידות היגוי מסלולי (סוג אורביטול) - הן 'מרכז הפיקוד' של מערכת היגוי הידראולית. הם הופכים כניסת הגה קטנה לזרימת שמן מדודה במדויק שמניעה צילינדר היגוי, מה שהופך מכונות כבדות קלות לכיוון תחת עומס. זה חשוב במיוחד עבור טרקטורים, קוטפים, מעמיסים, מלגזות וכלי רכב מיוחדים העובדים במשמרות ארוכות בשווקים דוברי אירו-אסיה ובאזורי פרויקט חגורה וכביש דוברי ספרדית, שבהם האמינות, יכולת השירות והתאמת המשאבות הנכונה קובעות לעתים קרובות את עלות התפעול הכוללת.

מה שמבלבל קונים ומהנדסים רבים הוא שיחידות ההיגוי מתוארות בשתי דרכים חופפות: סוג מרכז (מרכז פתוח, מרכז סגור, חישת עומס) והתנהגות משוב (תגובה לעומת אי-תגובה). Danfoss - יצרנית מובילה של יחידות היגוי הידראוליות - מפרטת במפורש גרסאות נפוצות כמו אי-תגובה מרכזית פתוחה, תגובה מרכזית פתוחה, אי-תגובה מרכזית סגורה וחיששת עומס (LS). מדריך זה מסביר כל סוג עם הגדרות, עקרונות עבודה, יתרונות/חסרונות ויישומים טיפוסיים, תוך יישור מונחים עם שמות קטגוריית הספקים של קטגוריית הספק ו-Blince שמות של קטגוריית מוצר בקרה כמו B Blince. סדרת יחידות בקרת היגוי הידראוליות. 

יסודות יחידת ההיגוי הידראולית ואוצר מילים מפתח

יחידת היגוי הידרוסטטית טיפוסית משלבת שסתום בקרה סיבובי (שסתום סליל/שרוול עם אלמנט פיתול) ואלמנט מדידה סיבובי (לעיתים קרובות מד ג'רוטור/סיבובי). כאשר אתה מסובב את ההגה, מדי השסתומים זורמים באופן פרופורציונלי ומכוונים את השמן ליציאת הצילינדר השמאלית או הימנית; כאשר אתה מפסיק, היחידה חוזרת למצב ניטרלי ומחזיקה או מנהלת זרימה בהתאם לתצורה שלה. הספרות הטכנית של Danfoss מתארת ​​יחידות אלה כ'יחידות היגוי הידרוסטטיות' המוצעות במספר גרסאות עבור מעגלים הידראוליים והתנהגויות היגוי שונות. 

בדיאגרמות מעגלים ובבית יחידת ההיגוי, היציאות הללו הן אלו שתראו לרוב:

• P (לחץ / משאבה) : אספקה ​​ממשאבה או משסתום עדיפות

• T (טנק / החזרה) : חזרה למאגר

• L ו-R (יציאות עבודה משמאל / ימין) : אל תאי צילינדר ההיגוי (לפעמים מסומנים A/B)

• LS (חישת עומס) : יציאת אות במערכות LS (קיים רק ביחידות היגוי LS) 

ניתן להזמין משפחות רבות של יחידות היגוי גם עם פונקציות שסתומים מובנות - כגון שחרור לחץ, שסתומי זעזועים/שאיבה ביציאות העבודה ושסתומי בדיקה/אל-חזור - בהתאם לדגם ותצורה. Danfoss מציינת תקני חיבור יציאות אופציונליים (ISO/SAE/DIN) ופונקציות שסתומים משולבות על פני סוגים רבים, דבר שחשוב עבור מכונות יצוא ומקור חלקי חילוף חוצי גבולות.

להלן דיאגרמת 'מודל מנטלי' מפושטת לאופן הבדלים בין סוגי המרכז בניוטרל:

OPEN CENTER (ניטרלי): P -----> T (נתיב זרימה רציף פתוח) L/R: מוחזק/חסום בדרך כלל (תלוי בתכנון התגובה) מרכז סגור (ניטרלי): P X (חסום/ללא זרימה) L/R: מתנהלת/מנוהלת בדרך כלל עבודה (נמצאת/מנוהלת) SENSu. P: מסופק באמצעות לוגיקה של משאבת פריוריטי/LS LS -----> T (אות LS מאוורר בניוטרל)

התנהגות ניטרלית זו היא הליבה של הסיבה לכך שהתאמת משאבות אינה ניתנת למשא ומתן: המרכז הפתוח מצפה לזרימה רציפה ממשאבה קבועה, בעוד שמרכז סגור/LS מתוכננים סביב משלוח משתנה או משלוח מבוקר עדיפות.

יחידות היגוי מרכזי פתוח ומערכות היגוי מרכזי פתוח

הגדרה וכוונת המערכת

ליחידת היגוי מרכזית פתוחה יש חיבור פתוח בין משאבה למיכל במצב ניטרלי, והיא משמשת במערכות היגוי מרכזיות פתוחות המשתמשות בדרך כלל במשאבת עקירה קבועה. דנפוס קובע זאת ישירות: ליחידות היגוי מרכזיות פתוחות יש חיבור משאבה למכל פתוח בניוטרל, ומערכות מרכזיות פתוחות משתמשות במשאבות עם עקירה קבועה. 

Hydromot משתמשת בניסוח דומה: 'Open Center' פירושו שהיחידה מיועדת למערכות פתוחות, ובניטרל יש חיבור פתוח בין משאבה למיכל.

עקרון עבודה

במצב ניטרלי, זרימת המשאבה עוברת דרך יחידת ההיגוי חזרה למיכל, ושומרת על לחץ המערכת נמוך יחסית. כאשר המפעיל מסובב את ההגה, השסתום הסיבובי מודד ומכוון את הזרימה ל-L או R, מניע את הצילינדר ומסובב את הגלגלים. ארכיטקטורה זו מספקת תגובת היגוי מיידית ברגע שמתחיל סיבוב הגלגלים, ודנפוס מדגישה 'תגובה מיידית' כמאפיין של מערכות היגוי מרכזי פתוח עם יחידות היגוי מרכזיות פתוחות.

יתרונות

היגוי מרכזי פתוח נבחר לעתים קרובות עבור חוסן ותחזוקה פשוטה:

• שילוב מעגלים פשוט יותר עם משאבות תזוזה קבועות (פחות רכיבי בקרה מאשר LS/מרכז סגור). 

• התאמה מוכחת לטרקטורים, קצירים, מלגזות, מכונות קבלן וכלי רכב מיוחדים בהסדרי היגוי במעגל פתוח. 

• זמינות מסחרית רחבה בגרסאות 'ON/OR' נפוצות (מרכז פתוח ללא תגובה / תגובה במרכז פתוח). 

חסרונות

הפשרה העיקרית היא אנרגיה וחום:

• משאבה קבועה מספקת זרימה ברציפות; במצב ניטרלי, הזרימה הזו חוזרת למיכל במקום לעשות עבודה מועילה, מה שמגדיל את צריכת הדלק ועומס החום לאורך מחזורי עבודה ארוכים. (זוהי השלכה אינהרנטית של 'חיבור פתוח בין משאבה למיכל' בניוטרל.) 

• במכונות רב-תכליתיות, היגוי מרכזי פתוח ללא ניהול עדיפות יכול להיות פחות יעיל מארכיטקטורות LS שנועדו לחלוק משאבות בין מעגלים. 

יישומים אופייניים

יחידות היגוי מרכזיות פתוחות נותרו נפוצות במכונות הבנויות סביב משאבות נפח קבועות ותצורות רגישות לעלות: טרקטורים ישנים, מכונות חקלאיות בסיסיות, מלגזות ורכבי קבלן פשוטים. Danfoss מפרטת טרקטורים, קצירים, מלגזות וכלי רכב קבלנים/מיוחדים כיישומים עבור משפחות יחידות היגוי המוצעות בגרסאות מרכזיות פתוחות. 

יחידות היגוי מרכזיות סגורות ומערכות היגוי מרכזיות סגורות

הגדרה וכוונת המערכת

יחידת היגוי מרכזית סגורה חסומה ביציאת P (משאבה) בניוטרל, ומערכות היגוי מרכזיות סגורות דורשות זרימת שמן משתנה (כלומר, אספקה ​​משתנה/אספקה ​​מבוקרת ולא זרימה פתוחה חוזרת רציפה). Danfoss מתארת ​​יחידות היגוי מרכזיות סגורות בדיוק כך: P חסום במצב ניטרלי ונדרשת זרימת שמן משתנה. ⁵

הגדרה זו היא כלל התאימות החשוב ביותר בכל הנושא: יחידות מרכזיות סגורות אינן פשוט 'תווית אחרת' - הן מניחות אסטרטגיית משאבה/אספקה ​​שונה מזו של מרכז פתוח. 

עקרון עבודה

במצב ניטראלי, יחידת ההיגוי מונעת זרימת דרך בפתח המשאבה (P חסום), כך שדרישת הזרימה יורדת כמעט לאפס. כאשר מתרחש היגוי, היחידה מודדת ומכוונת את השמן ל-L או R ביחס לתפוקת ההיגוי, וסידור המשאבה/פיצוי מספק רק את הדרוש להיגוי. 

יתרונות

היגוי מרכזי סגור נבחר לעתים קרובות עבור יעילות ושליטה תרמית:

• הפסדי זרימה ניטרליים/בטלים מופחתים מכיוון ש-P חסום בניוטרל (פחות מחזור קבוע למיכל מאשר מרכז פתוח). 

• התאמה טובה יותר עם אסטרטגיות אספקה ​​משתנות הנפוצות בתכנון הידראולי של מכונות מודרניות (במיוחד כאשר מספר מעגלים חולקים משאבה באמצעות לוגיקת פיצוי). 

חסרונות

הפשרה היא תחכום המערכת והעלות של התאמה נכונה:

• דורש אסטרטגיית אספקה ​​תואמת ('זרימת שמן משתנה') - בדרך כלל משאבה עם פיצוי על לחץ או על פיצוי על זרימה ולחץ או סידור אספקה ​​מבוקר שווה ערך. 

• התאמה לא נכונה של יחידת היגוי מרכזית סגורה למעגל משאבה קבועה במרכז פתוח עלולה לגרום לביצועי היגוי לא יציבים או להתנהגות חום/לחץ מוגזמת מכיוון שהיחידה מתוכננת לחסום את P במצב ניטרלי. 

יישומים אופייניים

יחידות היגוי מרכזיות סגורות משמשות בארכיטקטורות ציוד מודרניות שבהן ההיגוי הוא חלק מ'מערכת אקולוגית' הידראולית מבוקרת, לעתים קרובות עם ציפיות גבוהות יותר ליעילות ויציבות תרמית. Danfoss כוללת גרסאות מרכז סגור ברשימות זמינות יחידות ההיגוי שלה לצד תצורות מרכז פתוח ו-LS.

יחידות היגוי חישת עומס ומעגלי היגוי עדיפות LS

הגדרה ומה מייחד את LS

יחידת היגוי חישת עומס כוללת חיבור LS (חישת עומס) נוסף המעביר אות לחץ עומס מיחידת ההיגוי לשסתום עדיפות ו/או משאבת LS. Danfoss מסביר שליחידות היגוי LS יש יציאת LS נוספת זו; אות LS שולט בזרימת השמן משסתום העדיפות ו/או משאבת LS ליחידת ההיגוי, וחיבור LS פתוח למיכל כאשר יחידת ההיגוי במצב ניטרלי. 

Hydromot מסכמת את הרעיון ברמת המערכת בצורה ברורה: ביחידות היגוי LS, ניתן לספק את מערכת ההיגוי והידראוליקה הפועלת באמצעות משאבה משותפת, ושסתום עדיפות מבטיח להיגוי יש עדיפות ראשונה. 

עקרון עבודה

במעגל היגוי LS טיפוסי, יחידת ההיגוי שולחת אות LS פרופורציונלי לדרישת ההיגוי. האות הזה מעביר את שסתום העדיפות (או פקודה על משאבת LS) כך שההיגוי מקבל תחילה זרימה מובטחת; זרימה עודפת זמינה למעגלים אחרים (כלים, בומים, פונקציות עזר). ספרות Eaton/Char-Lynn מדגישה את היתרונות העיקריים של ארכיטקטורה זו: רק הזרימה הנדרשת על ידי תמרון ההיגוי עוברת להיגוי, זרימה שאינה בשימוש זמינה למעגלי עזר, ומעגל ההיגוי שומר על עדיפות זרימה/לחץ. 

Danfoss גם מבדילה בין מערכות היגוי דינמיות סטטיות של חישת עומס לעומת חישת עומס. בהגדרה של Danfoss, למערכות LS דינמיות יש זרימה קבועה בחיבור LS לכיוון יחידת ההיגוי גם כאשר יחידת ההיגוי במצב ניטרלי, בעוד למערכות סטטיות אין (הבחנה זו חשובה בבחירת סוג השסתום העדיפות הנכון). 

יתרונות

היגוי LS נמצא בשימוש נרחב בהידראוליקה ניידת מתקדמת מכיוון שהוא משפר הן את הבטחת ההיגוי והן את היעילות:

• עדיפות ההיגוי מתוכננת במעגל באמצעות אות LS ולוגיקת שסתום עדיפות. 

  יעילות כוללת משופרת של המכונה מכיוון שזרימה שאינה בשימוש מוקצת למעגלי עזר במקום מושלכת על פני תבליט או מוחזרת ללא טעם למיכל. 

• התאמה חזקה למכונות רב-תכליתיות ולפרויקטי שדרוג שבהם משאבה אחת חייבת לתמוך בהיגוי בתוספת כלים. 

חסרונות

ביצועי LS תלויים בתכנון נכון של המערכת:

• יותר אינסטלציה ועוד רכיבים (קו LS, גודל/התאמה של שסתומים עדיפות, אסטרטגיית לחץ בקרה נכונה). Eaton מציינת במפורש שיש להתאים את יחידת בקרת ההיגוי ושסתום העדיפות כדי להשיג קצבי היגוי ויציבות רצויים. 

• אפשרויות LS סטטיות לעומת דינמיות יכולות להיות מיושמות באופן שגוי אם המתקין אינו זהיר, מה שמוביל לאותות לא יציבים או לתגובה איטית.

יישומים אופייניים

היגוי LS נפוץ בטרקטורים מודרניים, קצירים ומכונות קבלן שבהן ההיגוי חייב להישאר אמין גם בזמן שפונקציות הידראוליות אחרות פועלות. משפחות יחידות ההיגוי של Danfoss כוללות גרסאות LS, ו-Eaton/Char-Lynn מתארת ​​היגוי LS בהקשר של משאבות משותפות ומעגלי עדיפות.

יחידות היגוי של תגובה לעומת אי-תגובה ומה באמת המשמעות של 'משוב'.

הגדרות

יחידות היגוי תגובה מעבירות כוחות גלגל חיצוניים בחזרה אל ההגה: דנפוס מגדירה תגובה כ'כל כוחות חיצוניים הפועלים על הגלגלים המנוהלים מביאים לתנועה מתאימה של ההגה כאשר הנהג אינו מכוון.' 

יחידות היגוי ללא תגובה חוסמות התנהגות זו: Danfoss מגדירה אי-תגובה כלא תנועת הגה תואמת כאשר הנהג אינו מכוון. Hydromot מיישרת רעיון זה תחת המונח 'תגובת ללא עומס', וקובע כי כוחות חיצוניים הפועלים על הגלגלים אינם מפעילים תנועה סיבובית על גלגל ההגה כאשר יחידת ההיגוי במצב ניטרלי. 

מה משתנה בתוך היחידה

תגובה לעומת אי תגובה היא לא רק 'להרגיש'; זה משנה את אופן ניהול הלחץ והתזוזה שמקורם בגלגלים בנמלי העבודה. בעיצובי תגובה, כוחות הגלגל יכולים להניע שמן בחזרה דרך שבילים פנימיים, המסובבים את גלגל ההגה (תחושת כביש/בעיטה לאחור). בתכנונים ללא תגובה, יחידת ההיגוי מוגדרת למנוע מכוחות הגלגל להניע לאחור את גלגל ההגה במצב ניטרלי, מה שמשפר את נוחות המפעיל והיציבות בעת עומסי פגיעה.

תרשים מושגי פשוט:

סוג התגובה: שינוי לחץ צילינדר -> משוב פנימי -> תנועת ההגה

סוג ללא תגובה: יציאות צילינדר מבודדות/מנוהלות -> ההגה לא זז

יתרונות וחסרונות

היגוי תגובה מספק משוב אינפורמטיבי אך יכול להיות מעייף; אי תגובה משפרת את הנוחות אך מפחיתה מידע מישוש.

עבור מהנדסים, המפתח הוא לבחור בהתבסס על בטיחות, ציפיות המפעיל וכמה 'קיק-back' מקובל עבור קטגוריית המכונות. רשימות זמינות המוצרים של Danfoss מציגות הן אפשרויות תגובה והן אפשרויות אי-תגובה בתוך אותן משפחות יחידות היגוי, מה שמצביע על כך שמדובר בבחירת עיצוב מכוונת ולא בתכונת נישה. ¹

יישומים אופייניים

• היגוי תגובה מועדף לעתים קרובות כאשר משוב המפעיל משפר את יכולת השליטה בשטח קשה או במהלך תמרון תובעני (למשל, חלק מהיישומים החקלאיים והשטח). 

• היגוי ללא תגובה נמצא בשימוש נרחב כאשר נוחות והפחתת החזרה עומדות בראש סדר העדיפויות (נפוץ במכונות כבדות רבות), והיא בפירוש אחת הגרסאות הנפוצות ביותר המוצעות בתצורות מרכז פתוח, מרכז סגור ו-LS.

רשימת בחירה מעשית

התחל עם ארכיטקטורת המשאבה והמכונה שלך, ואז חידד:

• אשר את דרישת המרכז ההידראולי: מרכז פתוח מול מרכז סגור מול LS. ⁵

• החלט על התנהגות משוב: תגובה לעומת אי תגובה על סמך העדפת המפעיל וסביבת המכונה. ⁴

• ציין יציאות ותקנים: אפשרויות יציאות ISO/SAE/DIN יכולות להשפיע על יכולת השירות בשטח ועל אביזרי צינורות בפרויקטי יצוא. ¹

• בחר פונקציות שסתומים משולבות לפי הצורך (הקלה, שסתומי זעזועים/שאיבה, שסתומי סימון), במיוחד עבור פגיעות כבדות ובטיחות. ³

• בדוק את דרישות בטיחות ההיגוי הרלוונטיות עבור מכונות העברת עפר בגלגלים: ISO 5010:2019 מפרט בדיקות מערכת היגוי וקריטריונים לביצועים עבור מכונות גלגלים, רכיבה על גלגלים ומכסה סיכונים הקשורים לפונקציות בקרה ונסיעה.

שאלות נפוצות

מהו סוג יחידת ההיגוי ההידראולית הטובה ביותר עבור ציי מכונות באירואסיה דוברת הרוסית?

עבור טרקטורים עתיקים רבים ומכונות שירות פשוטות, היגוי מרכזי פתוח נשאר נפוץ מכיוון שהוא תואם משאבות בנפח קבוע ומשתמש בחיבור משאבה למכל פתוח במצב ניטרלי.  
עבור מכונות חדשות יותר שחולקות משאבה בין פונקציות ההיגוי והעבודה, היגוי חישת עומס הוא לרוב הארכיטקטורה המועדפת מכיוון ששסתום עדיפות מבטיח עדיפות היגוי תוך הקצאת זרימה שאינה בשימוש למעגלי עזר. 

בשווקים דוברי ספרדית, איך אני מסביר ללקוחות 'היגוי מרכזי פתוח' לעומת 'היגוי מרכזי סגור' בפשטות?

הסבר מעשי העולה בקנה אחד עם הגדרות היצרן הוא: מרכז פתוח פירושו שהמעגל מאפשר זרימת משאבה חזרה למיכל בניוטרל, בעוד שמרכז סגור אומר שהאספקה ​​(P) חסומה בניוטרל והמערכת דורשת זרימת שמן משתנה.  
הניסוח הזה לרוב קל יותר עבור צוותי מכירות דו-לשוניים, מכיוון שהוא מתמקד במה שקורה בנסיעה ישרה ולא בגיאומטריית השסתום הפנימית.

מתי צריך פרויקט לבחור בהיגוי תגובה לעומת היגוי ללא תגובה לאתרים קשים (כרייה, ייעור, בניית כבישים)?

אם תועלת המפעיל של 'תחושת כביש' חשובה ותנועת ההגה מסויימת מכוחות גלגל חיצוניים מקובלת, היגוי תגובה מספק את ההתנהגות הזו בתכנון.  
אם נוחות, ירידה בנסיגה ויציבות ההיגוי חשובים יותר - נפוץ במחזורי עבודה כבדים - היגוי ללא תגובה מונע מכוחות הגלגל לסובב את ההגה כאשר הנהג אינו מכוון. 

מה המשמעות של 'היגוי חישת עומס' במשפט אחד עבור קידום אתרים מקומי באמריקה הלטינית ובאירואסיה?

זה אומר שליחידת ההיגוי יש יציאת אות LS ששולחת אות לחץ עומס לשסתום עדיפות ו/או משאבת LS, כך שההיגוי מקבל את הזרימה הדרושה לו תחילה וזרימה שאינה בשימוש יכולה לשרת הידראוליקה אחרת. 

כיצד מתאימות יחידות בקרת ההיגוי מסדרת Blince BZZ לקטגוריות אלו?

בלינס משווקת את יחידות בקרת ההיגוי ההידראוליות מסדרת BZZ שלה תחת קטגוריית יחידת בקרת ההיגוי הידראולית (SCU) ומתארת ​​אותן עבור כלי רכב כבדים במהירות נמוכה עם מומנט בקרה נמוך ותגובה בלתי תלויה בעומס.  
בעת בניית מפרטים או דפי תוכן, אתה בדרך כלל מצמיד את שם המוצר הזה למינוח סוג המעגל הנכון (מרכז פתוח / מרכז סגור / LS, תגובה / אי-תגובה) מהגדרות היצרן כדי למנוע יישום שגוי.