I. Fungsi Teras bagiInjap Solenoid
Injap solenoid, sebagai komponen utama untuk penukaran elektro-pneumatik, memikul tanggungjawab menukar isyarat elektrik kepada isyarat pneumatik dengan cekap. Selepas menerima arahan kawalan, injap solenoid boleh melepaskan, menghentikan ATAU mengubah arah aliran udara termampat dengan tepat, dengan itu mencapai pelbagai fungsi, termasuk kawalan arah tindakan komponen penggerak pneumatik, kawalan kuantiti suis ON/OFF, DAN OR/NOT/AND kawalan logik. Di antara pelbagai jenis injap solenoid, injap kawalan arah kawalan elektromagnet memegang kedudukan teras dan memainkan peranan penting.
ii. Prinsip Kerja Injap Kawalan Arah Kawalan Elektromagnet
Dalam sistem pneumatik, injap kawalan arah kawalan elektromagnet memainkan peranan yang penting. Ia bertanggungjawab untuk mengawal pembukaan dan penutupan saluran aliran udara atau menukar arah aliran udara termampat. Prinsip kerja terasnya bergantung pada daya elektromagnet yang dihasilkan oleh gegelung elektromagnet. Daya ini akan memacu teras injap untuk beralih, dengan itu mencapai tujuan membalikkan aliran udara. Mengikut cara yang berbeza di mana bahagian kawalan elektromagnet menolak injap kawalan arah, injap kawalan arah kawalan elektromagnet boleh dibahagikan kepada dua jenis:-tindakan terus dan kendalian-pandu. Injap solenoid bertindak terus-menggunakan daya elektromagnet secara langsung untuk memacu teras injap ke arah songsang, manakala injap kawalan arah-yang dikendalikan juruterbang bergantung pada tekanan udara pandu yang dijana oleh injap pandu elektromagnet untuk memacu teras injap untuk mencapai keterbalikan.
Rajah 1 menunjukkan paparan-keratan rentas ringkas bagi 3/2 (tiga-kedudukan dua-) terus-injap solenoid bertindak (jenis biasanya terbuka) dan prinsip kerjanya. Apabila gegelung ditenagakan, teras besi statik akan menghasilkan daya elektromagnet, dan daya ini akan menolak teras injap untuk bergerak ke atas. Apabila teras injap meningkat, gasket diangkat, sekali gus menyambungkan port 1 dan 2 sambil memutuskan sambungan port 2 dan 3. Pada ketika ini, injap berada dalam keadaan pengambilan dan boleh mengawal pergerakan silinder. Setelah kuasa terputus, teras injap akan bergantung pada daya pemulihan spring untuk kembali ke keadaan asalnya, iaitu port 1 dan 2 diputuskan sambungannya manakala port 2 dan 3 disambungkan. Dengan cara ini, injap berada dalam keadaan ekzos.
Rajah 2 menunjukkan paparan-keratan rentas ringkas bagi 5/2 (lima-kedudukan dua-) terus-injap solenoid bertindak (jenis biasanya terbuka) dan prinsip kerjanya. Dalam keadaan awal, pengambilan udara berlaku melalui port 1 dan 2, manakala ekzos dijalankan melalui port 4 dan 5. Apabila gegelung ditenagakan, teras besi statik menghasilkan daya elektromagnet. Daya ini akan mendorong injap pandu untuk beroperasi, dan kemudian udara termampat akan memasuki omboh pandu injap melalui laluan udara, menyebabkan omboh dimulakan. Di tengah omboh, permukaan bulat pengedap membuka saluran. Pada masa ini, udara mengambil masuk dari port 1 dan 4, manakala udara dilepaskan dari port 2 dan 3. Setelah kuasa terputus, injap pandu akan bergantung pada daya pemulihan spring untuk kembali ke keadaan asalnya.
Seterusnya, mari kita bercakap tentang fungsi injap solenoid. Fungsi injap elektromagnet diwakili oleh dua nombor: M dan N, yang dipanggil injap elektromagnet kedudukan-laluan N-M. Antaranya, "kedudukan N" mewakili kedudukan pensuisan injap kawalan arah, iaitu keadaan injap. Bilangan kedudukan injap ialah nilai N. Contohnya, injap dua-kedudukan mempunyai dua pilihan kedudukan, iaitu, ia mempunyai dua keadaan. Injap tiga-kedudukan mempunyai tiga pilihan kedudukan, iaitu, terdapat tiga keadaan berbeza. "Laluan M" menunjukkan bilangan antara muka luar injap, termasuk saluran masuk udara, saluran keluar udara dan port ekzos. Bilangan laluan ialah nilai M.
Ambil injap dalam Rajah 1 sebagai contoh. Ia ialah injap solenoid bertindak terus 3/2-iaitu, injap mempunyai dua kedudukan, iaitu keadaan "hidup" dan "mati". Pada masa yang sama, ia mempunyai tiga port udara: 1 ialah saluran masuk udara, 2 ialah saluran keluar udara, dan 3 ialah port ekzos.
Analisis saluran udara injap solenoid
Di hujung kiri gambarajah laluan gas, simbol di sebelah kiri biasanya mewakili spring bawah. Bahagian tengah ialah badan injap, yang mengandungi maklumat utama untuk menentukan jenis injap solenoid. Sebagai contoh, dua kotak dalam rajah menunjukkan bahawa ini ialah injap solenoid dua-kedudukan, manakala A/B/R/P/S mewakili kedudukan lubang badan injap, iaitu, injap lima-hala. Oleh itu, injap solenoid ini ialah injap solenoid dua-kedudukan lima-hala. Begitu juga, kita boleh menentukan bilangan bit dan bilangan pas injap solenoid dengan bilangan lubang dan bilangan kotak.
Selain itu, rajah laluan gas juga menunjukkan laluan operasi laluan gas apabila kuasa dimatikan dan apabila kuasa dihidupkan. Apabila kuasa terputus, laluan udara masuk melalui lubang P, bertindak pada penggerak melalui lubang A, kemudian melalui lubang B, dan akhirnya dilepaskan dari Lubang S, manakala Lubang R kekal tertutup. Apabila dihidupkan, laluan udara juga masuk dari lubang P, tetapi pada masa ini, udara dilepaskan dari lubang B, bertindak pada penggerak dan melalui lubang A, dan akhirnya dilepaskan dari lubang R, manakala Lubang S ditutup.
Bahagian kanan Rajah 3 secara amnya mewakili gegelung atau injap kecil pandu, yang memainkan peranan penting dalam pengendalian injap solenoid. Dengan mentafsir gambarajah saluran udara ini, kita boleh memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang prinsip kerja injap solenoid dan operasi saluran udara dalam keadaan yang berbeza.
Rajah 4 menunjukkan gambarajah skematik elektrik bagi injap solenoid pneumatik. Gambarajah skematik elektrik adalah kunci untuk memahami prinsip kerja injap elektromagnet. Ia jelas menggambarkan gegelung, sesentuh dan hubungan sambungan dengan komponen elektrik lain. Dengan memerhati gambarajah skematik elektrik, kita boleh memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang perubahan elektrik injap solenoid apabila ia dihidupkan dan dimatikan, dengan itu lebih memahami ciri-ciri kerjanya.
iv. Pemilihan-Injap Solenoid Kawalan Tunggal dan Injap Solenoid Berganda-Kawal
Injap solenoid tunggal yang dikawal secara elektrik, seperti namanya, dilengkapi dengan hanya satu gegelung. Apabila dihidupkan, ia akan berubah dan memasuki keadaan lain. Apabila kuasa terputus, ia akan kembali ke keadaan asal secara automatik. Prinsip kerja ini ditunjukkan dalam Rajah 5. Sebaliknya, injap solenoid terkawal elektro berganda-dilengkapkan dengan dua gegelung. Dengan mengawal keadaan bertenaga bagi gegelung berbeza, ia boleh mencapai berbilang suis dan masih mengekalkan keadaan sebelumnya selepas kuasa-dimatikan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6. Perbezaan fungsi ini secara langsung menentukan pilihan berbeza mereka dalam aplikasi praktikal.
Rajah 5 dan 6 menunjukkan prinsip kerja satu-injap solenoid kawalan dan dua-injap solenoid kawalan. Apabila membuat pilihan, jika masa undur injap agak pendek, satu-injap solenoid kawalan sudah memadai untuk mengendalikannya. Walau bagaimanapun, jika masa penukaran adalah panjang, gegelung perlu dihidupkan secara berterusan, yang boleh menyebabkan gegelung menjadi panas akibat kuasa yang berpanjangan-dihidupkan malah terbakar. Untuk mengelakkan situasi ini, injap kawalan-berganda boleh dipilih. Di samping itu, jika fungsi set semula perlu dicapai selepas kegagalan kuasa, satu injap solenoid dikawal secara elektrik adalah lebih sesuai. Jika perlu mengekalkan keadaan semasa selepas kegagalan kuasa, injap solenoid{12}kawalan berganda adalah lebih sesuai.
V. Perbezaan dan Aplikasi antara Pilot-injap Solenoid dan Injap Solenoid Bertindak Terus-
Antara jenis injap solenoid, kerja pandu-dan terus-adalah dua jenis biasa. Mereka berbeza dalam prinsip kerja dan senario aplikasi. Injap solenoid kendalian juruterbang-bertukar antara gas dan cecair melalui lubang pandu, manakala injap solenoid bertindak terus-bergantung pada perbezaan tekanan untuk mengawal pergerakan teras injap. Perbezaan ini menjadikan kedua-dua jenis injap solenoid masing-masing mempunyai kelebihan tersendiri apabila bertindak balas terhadap permintaan industri yang berbeza. Contohnya, dalam sesetengah situasi yang memerlukan tindak balas pantas dan kepekaan tinggi, injap solenoid bertindak terus mungkin lebih sesuai. Dalam situasi di mana kawalan halus dan penggunaan tenaga yang lebih rendah diperlukan, injap solenoid yang dikendalikan{10}perintis mungkin mempunyai kelebihan.
Reka bentuk struktur injap solenoid{0}}tindakan langsung adalah agak mudah. Prinsip kerja mereka terutamanya bergantung pada daya elektromagnet untuk terus memacu teras injap untuk bertindak. Walau bagaimanapun, reka bentuk ini juga mempunyai dua kelemahan utama. Pertama, disebabkan oleh permintaan yang besar untuk daya elektromagnet, jumlah gegelung elektromagnet meningkat dengan sewajarnya, yang seterusnya membawa kepada penggunaan tenaga yang lebih tinggi. Kedua, injap solenoid bertindak langsung-bertindak secara relatifnya sensitif kepada tekanan. Apabila tekanan melebihi had tertentu (biasanya melebihi 0.7MPA), banyak injap solenoid bertindak langsung-tidak dapat berfungsi dengan baik. Ini disebabkan terutamanya oleh tekanan yang terlalu tinggi yang bertindak pada teras injap, menjadikannya sukar bagi daya elektromagnet untuk memacu teras injap untuk beroperasi. Walaupun begitu, injap solenoid bertindak terus{11}}juga mempunyai kelebihannya: struktur mudah, harga berpatutan dan kadar kegagalan yang rendah.
2. Injap solenoid yang dikendalikan-perintis direka dengan bijak. Ia meninggalkan pemacu daya elektromagnet tradisional dan sebaliknya menggunakan tekanan udara untuk memacu teras injap untuk bertindak. Untuk injap solenoid dengan diameter melebihi 4mm, ia biasanya terdiri daripada injap pandu dan injap utama. Selepas injap solenoid dihidupkan, injap pandu akan membuka dan mengawal pembukaan injap utama melalui isyarat keluarannya. Perlu diingat bahawa injap utama sebenarnya adalah injap kawalan pneumatik, dan operasinya memerlukan tindakan terkoordinasi dua sumber udara: satu adalah sumber udara injap utama, dan satu lagi adalah sumber udara injap pandu.
Jika sumber udara utama membekalkan udara ke injap pandu melalui laluan udara dalaman injap solenoid, reka bentuk ini dipanggil jenis pandu dalaman. Jika injap pandu dibekalkan dengan gas daripada sumber bebas daripada sumber gas utama, ia dipanggil jenis pandu luaran. Dalam Rajah 8, sebelah kiri menunjukkan contoh injap solenoid kendalian juruterbang luaran- manakala sebelah kanan menunjukkan contoh injap solenoid kendalian juruterbang dalaman-.
Perbandingan fizikal antara plumbum dalaman dan plumbum luaran ditunjukkan dalam rajah berikut.
Kedua-dua jenis injap solenoid ini, iaitu juruterbang dalaman dan juruterbang luaran, selalunya wujud bersama dalam sistem yang sama. Biasanya, juruterbang dalaman sudah boleh memenuhi keperluan kebanyakan masa. Walau bagaimanapun, dalam beberapa keadaan tertentu, kepimpinan luaran menjadi lebih diperlukan. Sebagai contoh, apabila tekanan sumber gas injap utama turun naik dan mungkin turun di bawah 0.2MPA, atau apabila ia berada dalam persekitaran vakum, kerana sumber gas injap pandu tidak boleh dikongsi dengan injap utama, jika tidak, ia boleh menyebabkan injap utama tidak dapat dibuka. Pada ketika ini, sumber udara bebas dengan tekanan melebihi 0.2MPA diperlukan untuk menggerakkan injap pandu. Di samping itu, apabila perbezaan tekanan antara salur masuk dan keluar udara adalah ketara, atau apabila tekanan saluran udara utama melebihi 1MPA, juruterbang dalaman mungkin perlu meningkatkan isipadu struktur dengan memasukkan terus tekanan saluran udara ke teras injap. Juruterbang luaran menyelesaikan masalah dengan memasukkan terus satu saluran gas ke dalam port pandu tanpa perlu menambah injap elektromagnet; hanya paip udara perlu ditambah.
Kesimpulannya, injap solenoid yang dikendalikan-pandu mempunyai kelebihan kepala elektromagnet yang kecil dan penggunaan kuasa yang rendah. Ia menyenangkan dari segi estetik dan menjimatkan ruang pemasangan. Sementara itu, ia menghasilkan kurang haba dan mempunyai kesan penjimatan tenaga-yang luar biasa. Lebih penting lagi, disebabkan penjanaan haba yang rendah, gegelung kurang berkemungkinan terbakar dan boleh dihidupkan untuk masa yang lama. Ini amat penting dalam aplikasi praktikal. Sebagai contoh, kuasa beberapa injap solenoid daripada SMC telah dikurangkan kepada serendah 0.1W, membolehkan bekalan kuasa berterusan tanpa terlalu panas. Julat kuasa injap solenoid bertindak terus-adalah 4-20W, dengan kuasa yang agak pendek-menepati masa. Selain itu, kuasa yang kerap dihidupkan-menimbulkan risiko keletihan. Oleh itu, dalam situasi di mana bekalan kuasa untuk jangka masa yang lama atau pada frekuensi tinggi diperlukan, injap solenoid kendalian pandu{17}} menjadi pilihan pilihan. Malah, kebanyakan injap solenoid yang biasa digunakan pada masa kini telah menggunakan reka bentuk kendalian-perintis. Di antara injap solenoid yang hanya membenarkan cecair melaluinya, injap yang bertindak terus masih mengambil kira bahagian tertentu. Ini disebabkan terutamanya oleh fakta bahawa kekotoran dalam cecair boleh menyumbat saluran injap pandu yang sempit.
Seterusnya, kita akan menyelidiki tiga jenis tiga-kedudukan lima-injap solenoid: tengah-tertutup,-tengah dan tekanan sederhana-serta aplikasinya. Injap solenoid jenis ini menggunakan gegelung kawalan elektrik berganda. Apabila kedua-dua elektromagnet tidak bertenaga, teras injap akan berada di kedudukan tengah di bawah tolakan seimbang spring pada kedua-dua belah. Pada ketika ini, keadaan hidup-mati laluan gas dalam injap solenoid akan menentukan jenis khusus - pengedap tengah, pengudaraan tengah atau tekanan sederhana. Kami akan menganalisis prinsip dan senario aplikasi ketiga-tiga jenis ini satu demi satu.
1.Analisis keadaan pengedap tengah: Apabila kedua-dua gegelung tidak ditenagakan, tekanan di ruang hadapan dan belakang silinder akan kekal pada keadaan selepas gegelung dinyah-tenaga dan tidak akan berubah. Pada masa yang sama, kedua-dua saluran masuk udara dan ekzos ditutup. Walau bagaimanapun, mengekalkan keadaan ini untuk masa yang lama boleh menyebabkannya hilang keseimbangan secara beransur-ansur akibat kebocoran kecil. Rajah skematik ditunjukkan dalam (Rajah 10).
Disebabkan oleh kebolehmampatan gas dan fakta bahawa komponen pneumatik seperti silinder, injap dan sambungan paip gas tidak boleh bocor sepenuhnya-, silinder tidak boleh dikekalkan dengan stabil pada kedudukan henti perantaraan untuk masa yang lama. Keadaan seimbang ini secara beransur-ansur akan hilang dari semasa ke semasa, mengakibatkan penurunan dalam ketepatan kedudukan silinder. Walau bagaimanapun, bagi keadaan kerja di mana ketepatan kedudukan silinder tidak begitu diperlukan dan masa persinggahan agak singkat, silinder tertutup-tengah masih boleh dipertimbangkan untuk digunakan.
2. Kaedah nyahcas sederhana: Apabila kedua-dua gegelung tidak bertenaga, tiada tekanan di ruang hadapan dan belakang silinder, dan port pengambilan udara kekal tertutup pada masa yang sama. Pada ketika ini, tekanan di ruang hadapan dan belakang silinder akan dilepaskan melalui dua port ekzos injap solenoid. Prinsip kerjanya boleh dirujuk dalam Rajah 11.
Berbanding dengan-injap tertutup tengah,-reka bentuk litar nyahcas tengah boleh memberikan masa henti pertengahan-yang lebih lama. Dalam senario di mana silinder perlu bergerak secara menegak, masa pertengahan-berhenti agak panjang, tetapi keperluan ketepatan kedudukan tidak begitu ketat, litar pelepasan pertengahan-adalah pilihan yang patut dipertimbangkan.
3. Keadaan tekanan sederhana: Apabila kedua-dua gegelung tidak bertenaga, tekanan di ruang hadapan dan belakang silinder akan kekal pada keadaan apabila gegelung sebelumnya dinyah-tenaga, dan tekanan berterusan akan dikenakan untuk memastikan bahawa tekanan di ruang hadapan dan belakang silinder adalah konsisten dengan tekanan di hujung pengambilan. Pada ketika ini, pengambilan udara terbuka manakala ekzos ditutup. Prinsip kerja ditunjukkan dalam Rajah 12.
Jika silinder tidak dikenakan daya beban luar paksi, omboh akan kekal dalam keadaan seimbang dan dengan itu kekal pada sebarang kedudukan semasa lejang. Ciri-ciri litar ini memerlukan silinder mesti dipasang secara mendatar. Oleh itu, dalam keadaan kerja yang memerlukan-kedudukan ketepatan tinggi dan tiada daya beban luaran paksi, adalah disyorkan untuk menggunakan injap tekanan-sederhana dalam kombinasi dengan silinder rod omboh berganda.
