As válvulas proporcionais situam-se entre as válvulas on/off convencionais e as servo-válvulas de circuito fechado, tendo-se tornado um componente comum nos sistemas hidráulicos modernos.
Tipos de válvulas proporcionais
- Válvulas de pressão proporcionais: Controlam a pressão em sistemas hidráulicos, tais como válvulas de alívio proporcionais e válvulas redutoras proporcionais.
- Válvulas de fluxo proporcional: Estas controlam o fluxo em sistemas, como as válvulas de controlo de fluxo proporcional.
- Válvulas direcionais proporcionais: Estas controlam a direção do movimento e a velocidade dos actuadores hidráulicos.
Para engenheiros que comparam o desempenho do controlo, consulte a nossa
Guia Técnico da Válvula Proporcional vs. Direcional
Guia Técnico de Válvulas Proporcionais vs Servo
Caraterísticas das válvulas direcionais proporcionais electromagnéticas
- Tal como as válvulas direcionais normais, os solenóides proporcionais accionam diretamente a bobina de controlo nas válvulas direcionais proporcionais de ação direta.
- Estruturalmente, assemelham-se a uma válvula direcional standard de três posições e quatro vias centrada em molas.
- A bobina tem um curso grande semelhante ao das válvulas direcionais pilotadas.
- O fluxo para dentro e para fora do atuador é limitado por dois orifícios de controlo.
- Emparelhado com um controlador eletrónico, pode atingir de forma fiável a aceleração e a desaceleração, com tempos de rampa ajustáveis, definidos independentemente das propriedades do óleo.
Válvula direcional proporcional
A válvula 4WRA(E) é uma válvula de 4/2 vias e 4/3 vias válvula direcional proporcional com acionamento direto e montagem em subplaca. É acionado por solenóides proporcionais com rosca central e bobina destacável. O controlo dos solenóides pode ser efectuado através de um amplificador externo (4WRA) ou interno (4WRAE).
Características
◆ Tamanho 6 e 10
Pressão máxima de funcionamento 315 bar
Caudal máximo de trabalho 42 L/min (tamanho 6)
75 L/min (tamanho 10)
Válvula direcional proporcional electro-hidráulica
A válvula 4WRKE é uma válvula de controlo direcional proporcional de dois estágios. Estas controlam o tamanho e a direção do caudal. A válvula é constituída pela válvula de controlo piloto (1), corpo da válvula (8), carretel da válvula principal (7), tampas (5 e 6), mola de centragem (4), sensor indutivo de posição (9) e válvula redutora de pressão (3). Se não houver sinal de entrada, o carretel da válvula principal (7) é mantido na posição central pela mola de centragem (4). As duas câmaras de controlo nas tampas (5 e 6) estão ligadas ao tanque de óleo através da bobina da válvula (2). A bobina da válvula principal (7) está ligada ao amplificador eletrónico correspondente através do sensor de posição indutivo (9), a mudança de posição da bobina da válvula principal (7), bem como a mudança do valor de comando no ponto de soma do amplificador, resultam numa tensão diferencial.
Características
◆Tamanho 10 a 32
Pressão máxima de trabalho 350 bar
Caudal máximo de trabalho 1600 L/min
Válvula redutora de pressão proporcional de 3 vias
A válvula redutora de pressão de 3 vias do tipo 3DREP6 é acionada diretamente por um solenoide proporcional. Os solenóides proporcionais são solenóides DC de pino húmido controláveis com rosca central e bobina destacável. Os solenóides são controlados por um amplificador externo (modelo 3DREP) ou por um amplificador integrado (modelo 3DREPE).
Características
◆ Tamanho 6
◆ Pressão máxima de trabalho 100 bar
Caudal máximo de trabalho 15 L/min
Válvula de controlo de caudal proporcional de 2 vias
As válvulas de controlo de caudal proporcional 2FRE...têm uma função de 2 vias e podem controlar um caudal correspondente, independentemente da pressão e da temperatura, de acordo com o valor de comando elétrico fornecido. A válvula consiste basicamente no corpo da válvula (1), solenoide proporcional com transdutor de posição indutivo (2), orifício de medição (3), compensador de pressão (4) e válvula de retenção opcional (6).
Características
◆ Tamanho 6
Pressão máxima de funcionamento 210 bar
Caudal máximo de trabalho 25 L/min
Aplicação técnica das válvulas proporcionais
Utilizando como exemplo a soldadura na montagem de carroçarias de automóveis:
Antes de um test drive, muitos componentes automóveis já passaram por um "teste de movimento" durante o processo de fabrico. A linha de soldadura monta e solda as peças de chapa metálica empilhadas na plataforma, envolvendo várias estações e processos mais detalhados.
Todas as plataformas de elevação têm de ser sincronizadas para alcançar a posição de trabalho, ou seja, a área do grampo de soldadura. O transporte das peças de chapa metálica ocorre durante a fase de desaceleração, e a velocidade de aproximação não deve exceder 0,15 m/s, ou as peças podem não ser posicionadas com precisão. Por outro lado, a fase de transporte de elevação/abaixamento deve ser rápida para poupar tempo.
Todos estes requisitos do processo são alcançados através do controlo proporcional hidráulico. Após a adoção do sistema de controlo proporcional, a velocidade máxima foi significativamente reduzida. Uma válvula de estrangulamento substituiu o mecanismo original de came de aceleração/desaceleração, uma válvula de controlo de fluxo tratou da regulação da velocidade e uma válvula direcional controlou a direção. Se o método tradicional de transmissão mecânica continuasse a ser utilizado, seria inevitável sofrer impactos duros, baixa precisão e inflexibilidade. O sistema tornar-se-ia mais complexo e dispendioso.
O controlo proporcional hidráulico é especialmente adequado para sistemas com grande inércia, alta velocidade e alta aceleração, permitindo um funcionamento equilibrado e fiável.
Problemas comuns e resolução de problemas com válvulas proporcionais
- O solenoide proporcional não funciona: Pode dever-se ao envelhecimento dos componentes do conetor, a um mau contacto ou à dessoldagem dos fios do solenoide. Neste caso, pode ser utilizado um multímetro para efetuar o teste. Se for detectada uma resistência infinita, voltar a soldar os fios, reparar o conetor e voltar a ligar a ficha de forma segura. Os fios partidos ou os terminais soltos entre o amplificador proporcional e o solenoide também podem provocar a falha do solenoide. Substitua os fios partidos e volte a ligá-los de forma segura.
- Envelhecimento da bobina, queima da bobina, desconexão interna ou aumento excessivo da temperatura: Um aumento excessivo da temperatura pode reduzir a força de saída do solenoide proporcional, provocando a sua avaria. Verificar se a corrente de entrada é demasiado elevada, se o isolamento da bobina está defeituoso ou se a bobina está presa devido a contaminantes. Identifique e elimine a causa; substitua as bobinas para problemas de desconexão ou queima.
- Instalação incorrecta da válvula: Se os orifícios de entrada e saída não estiverem corretamente posicionados no coletor ou se a superfície do coletor for rugosa, resultando em fugas de óleo, reinstale a válvula corretamente, trate a superfície de instalação e instale componentes de vedação.
- Fluxo instável: Verificar os seguintes aspectos:
- Contaminação do óleo: Os contaminantes no óleo hidráulico podem bloquear o acelerador ou a bobina, causando instabilidade ou encravamento, afectando o controlo do fluxo.
- Flutuação da temperatura do óleo: A viscosidade do óleo hidráulico varia com a temperatura, e variações excessivas de temperatura podem afetar a estabilidade do fluxo.
- Colagem ou desgaste da bobina: A utilização prolongada ou a contaminação podem provocar o desgaste ou a colagem da bobina, impedindo um movimento suave e conduzindo a um fluxo instável.
- Conceção incorrecta da válvula (seleção)O fluxo instável nas válvulas proporcionais pode resultar de uma combinação de factores, incluindo o estado do óleo hidráulico, alterações de temperatura, desgaste da bobina e interferência do sinal elétrico.
- Manter o óleo hidráulico limpo e a uma temperatura adequada;
- Efetuar regularmente a manutenção da válvula proporcional, limpando e inspeccionando a bobina;
- Assegurar a estabilidade dos sinais eléctricos de controlo;
- Ajustar os parâmetros do controlador para corresponder às condições reais de funcionamento;
- Otimizar a conceção do sistema hidráulico para reduzir a carga externa e as flutuações de pressão.
Através da resolução sistemática de problemas e da otimização, os problemas de instabilidade do fluxo nas válvulas proporcionais podem ser resolvidos de forma eficaz.
Como selecionar uma válvula proporcional rentável
- Seleção da pressão nominal: As alterações de pressão são conseguidas alterando o diâmetro do orifício da fase piloto. O valor nominal da válvula de pressão proporcional selecionada não deve ser inferior à pressão máxima de funcionamento do sistema, idealmente 1-1,2 vezes, para obter uma melhor resolução.
- Caudal nominal e seleção de tamanho: Para obter uma curva caudal-pressão relativamente plana e uma pressão de regulação mínima, recomenda-se que o caudal nominal da válvula de pressão proporcional seja 1,2 a 2 vezes o caudal máximo do sistema. O tamanho correspondente pode então ser encontrado no catálogo de produtos.
- Seleção da estrutura da válvula: As válvulas proporcionais com circuitos de realimentação incorporados proporcionam uma melhor estabilidade e desempenho dinâmico do que as que não têm. As válvulas com feedback hidráulico mecânico são simples, acessíveis e fiáveis, com uma histerese inferior a 3% e uma repetibilidade de 1%. As válvulas proporcionais com feedback elétrico podem atingir uma histerese inferior a 1,5% e uma repetibilidade de 0,5%.
- Exatidão: Os parâmetros estáticos das válvulas proporcionais electro-hidráulicas, como a não-linearidade, histerese, resolução e repetibilidade, afectam diretamente a precisão do controlo. Selecionar adequadamente de acordo com os requisitos de precisão do sistema.
Tendências de desenvolvimento das válvulas proporcionais
Com a crescente automação das indústrias, as tendências de desenvolvimento das válvulas proporcionais incluem principalmente:
- Controlo digital: Cada vez mais válvulas proporcionais estão a adotar a tecnologia de controlo digital, conseguindo um controlo mais preciso e funções de diagnóstico.
- Inteligência: As válvulas proporcionais, combinadas com as tecnologias de sensores e de rede, podem alcançar o autodiagnóstico e o controlo remoto.
- Eficiência energética: Ao otimizar a conceção do corpo da válvula e os algoritmos de controlo, as válvulas proporcionais podem melhorar a utilização de energia, assegurando simultaneamente a precisão do controlo.
Conclusão
As válvulas proporcionais são componentes chave nos sistemas de controlo hidráulico, fornecendo um controlo preciso do fluido em condições de trabalho complexas. À medida que a tecnologia de controlo avança, as perspectivas de aplicação das válvulas proporcionais tornar-se-ão ainda mais vastas.
FAQ: Válvulas proporcionais
1. Qual é a diferença entre uma válvula proporcional e uma servo-válvula?
As servo-válvulas oferecem geralmente uma maior resposta dinâmica e precisão, mas são mais sensíveis à contaminação por óleo e são normalmente mais caras.
As válvulas proporcionais proporcionam um desempenho "suficientemente bom" para muitas tarefas industriais com maior robustez e menor custo de ciclo de vida.
2. Porque é que a minha válvula proporcional tem um fluxo instável?
As causas mais comuns incluem óleo contaminado que bloqueia os bordos de estrangulamento, grandes variações de temperatura que provocam alterações de viscosidade, bobinas gastas ou coladas, ou seleção incorrecta da válvula e afinação do controlador.
Comece pela limpeza e temperatura do óleo, depois verifique os sinais eléctricos e o dimensionamento das válvulas.
3. Com que frequência deve ser efectuada a manutenção das válvulas proporcionais?
Não existe uma regra única, mas recomenda-se a realização de verificações regulares da limpeza do óleo, do estado do filtro, da integridade dos conectores e da temperatura da bobina, como parte do plano de manutenção preventiva do sistema.
Em sistemas exigentes, pode ser necessário efetuar testes funcionais e calibrações periódicas.
4. Posso substituir diretamente uma válvula convencional por uma válvula proporcional?
Nem sempre. Uma válvula proporcional requer um amplificador ou controlador apropriado, cablagem adequada e, por vezes, uma nova conceção do circuito.
No entanto, quando corretamente concebidas, essas actualizações podem melhorar significativamente o desempenho, a flexibilidade e a produtividade global.
Sobre a Rekith Hydraulics
A Rekith Hydraulics é um fabricante especializado de válvulas e sistemas hidráulicos, fornecendo válvulas direcionais proporcionais, válvulas de pressão proporcional, válvulas de controlo de fluxo, válvulas de cartucho e válvulas lógicas para maquinaria industrial, equipamento móvel e aplicações energéticas.
Com mais de dez anos de experiência em engenharia, produção baseada em CNC e um rigoroso controlo de qualidade, a Rekith apoia OEMs e integradores de sistemas em todo o mundo com produtos fiáveis e apoio técnico ao nível da aplicação
Se estiver a planear ou a atualizar um sistema hidráulico e precisar de ajuda para selecionar válvulas proporcionais, como as dos tipos 4WRAE, 4WRKE, 3DREP6 ou 2FRE, a nossa equipa de engenharia pode fornecer apoio a cálculos e recomendações de modelos com base nas suas condições reais de funcionamento.
