Johdanto
Tässä artikkelissa kuvataan työtä, jonka ISO on suorittanut uuden standardin kehittämiseksi sähköisesti moduloitujen ohjausventtiilien testaamiseen (korvaa ISO 6604:n ISO 10770:llä-1), jossa käsitellään erityisesti kysymystä siitä, mikä tarkalleen erottaa servoventtiilit suhteellisista venttiileistä. Asian selventämiseksi American National Standards Institute (ANSI) rahoitti nimenomaan Milwaukee Institute of Technologyn Fluid Power Instituten projektia kohdennetun tutkimuksen tekemiseksi. Vuoden aikana projekti tuotti suosituksia standardointiongelmien ratkaisemiseksi, erityisesti ehdottamalla määritelmiä kahdelle keskeiselle termille "servoventtiili" ja "suhteellinen venttiili". Myöhemmin nämä määritelmät hyväksyttiin virallisesti terminologiaksi ja määritelmiksi ISO-standardissa. Tämä osoittaa ISO-standardin asettamisprosessin ankaruuden.
Tällä hetkellä suhteellisten ohjausventtiilien ja servoventtiilien määritelmät on muodollisesti sisällytetty kansalliseen standardiin GB/T 17446-2024 seuraavasti:
Servoventtiili: Sähköisesti moduloitu jatkuvatoiminen säätöventtiili, jonka kuollut alue on alle 3 % kelan iskusta.
Suhteellinen ohjausventtiili: Sähköisesti moduloitu jatkuva säätöventtiili, jonka kuollut kaista on 3 % tai enemmän kelan iskusta.
Seuraavassa tekstissä esitetään perusmääritelmien tekijöiden esittämät perustelut.
Lähes jokaisella teollisuuden koulutuskurssilla joku väistämättä kysyy minulta: mitä eroa on suhteellisella venttiilillä ja servoventtiilillä? Nautin mieluummin tämän kysymyksen kuulemisesta, koska se tarjoaa meille hieman huvia. Lyhin vastaus on kuitenkin: Kieltäydyn joutumasta mukaan näihin loputtomiin keskusteluihin. Tekninen standardi ISO 10770-1 (vastaa standardia GB/T 15623 'Hydraulivoimansiirto – Sähköisesti moduloidut hydrauliset ohjausventtiilit – Osa 1: Testausmenetelmät nelisuuntaisille virtauksensäätöventtiileille') sisältää tiettyjä määritelmiä. Ennen kuin selitän, tarkastelkaamme ensin hieman historiallista taustaa.
Virallinen johtopäätös: Ainoa standardi perustuu tähän yhteen indikaattoriin
Erityyppisiin hydraulijärjestelmiin sovellettavien elektroniikka- ja sähköteknologioiden jatkuva kasvu on luonnollisesti herättänyt suurta kiinnostusta suhteellisiin venttiileihin ja servoventtiileihin. Itse asiassa tämä ei ole jäänyt huomioimatta ISO:n teknisiltä komiteoilta, koska ne ovat vastuussa kansainvälisten teknisten standardien laatimisesta, erityisesti ISO/TC-131/SC-8, jonka tehtävänä on hydraulisten komponenttien standardointi.
Tekninen komitea TC-131 on ISO-organisaation sisäinen elin, joka on erityisesti vastuussa kaikesta nestevoiman standardoinnista. Yhdysvalloissa ISO-standardeista vastaava edustaja on ANSI:n (American National Standards Institute) yhteydessä. ANSI:lla on kuitenkin valtuudet siirtää sihteeristötehtävänsä muille Yhdysvaltain kansallisille teknisille elimille. Nestevoiman osalta ANSI on valtuuttanut Milwaukeessa sijaitsevan American National Fluid Power Organisationin.
ISO/TC-131-alakomitean SC-8 sihteeristö sijaitsee British Standards Institutionissa Lontoossa, joka itse keskittyy ensisijaisesti nestevoimalaitteiden, mukaan lukien hydrauliventtiilien, testaamiseen. (The British Standards Institution Secretariat's Subcommittee 8 on erikoistunut vakiotestausmenetelmiin nestevoimalaisille laitteille, mukaan lukien venttiileille. ISO julkaisi vuonna 2000 kansainvälisen standardin ISO 10770-1, jonka otsikko on "Hydraulic fluid power – Electrically Modulated Hydraul Control valves – Part 1: Test methods for four-way directional flow control valves". Se kattaa suhteelliset testilaitteet ja venttiilit.)
Vuonna 2000 ISO julkaisi uuden standardin ISO 10770-1, jonka otsikko on "Hydraulinen voimansiirto – Sähköisesti moduloidut hydrauliset ohjausventtiilit – Osa 1: Testimenetelmät nelisuuntaisille virtauksensäätöventtiileille". Se kattaa ensisijaisesti testausmenetelmät ja on suunnattu pääasiassa suhteellisille venttiileille ja servoventtiileille. ISO 10770-1 korvasi ISO 6604:n, joka koski yksinomaan servoventtiilejä; näin ollen ISO 10770 edustaa suhteellista parannusta.
Standardin alkuperä: Miksi 3 %?
Vuosina 1988 ja 1989 johdin Milwaukee School of Engineeringin Fluid Power Institutessa tutkimusprojektia, joka keskittyi suhteellisten ja servoventtiilien käytännön soveltamiseen. Yksi tavoitteista oli antaa määritelmät sanaston tai kuten me sitä kutsuimme sanastoluettelon muodossa (tarkat määritelmät suhteellisille ja servoventtiileille).
Tutkimme kaikki tunnetut valmistajat, jotka valmistavat tällaisia venttiileitä ja tiivistimme heidän tuotteidensa tärkeimmät ominaisuudet. Tavoitteenamme oli tunnistaa niiden väliset erot.
Tunnistaaksemme erot niiden soveltamisessa teollisessa käytännössä määritimme seuraavat ominaisuudet:
Ohjausmenetelmä (pilotti-ohjattu tai suora-toimiva)
Taajuusvaste
Palautemenetelmä (sisäänrakennettu-tai ulkoinen)
Kelamatka
Venttiilisovellus (avoin-silmukan tai suljetun-silmukan ohjaukseen)
Ohjauksen tarkkuus
Tämän tutkimuksen päätyttyä vain yksi tekijä erotti nämä kaksi: kelan kulku.
Tämä johti seuraaviin määritelmiin servoventtiileille ja suhteellisille venttiileille:
Servoventtiili - Mikä tahansa portaattomasti säädettävä, sähköisesti ohjattu suuntasäätöventtiili, jonka isku on alle 3 %.
Suhteellinen venttiili - Mikä tahansa portaattomasti säädettävä, sähköisesti ohjattu suuntasäätöventtiili, jonka isku on yli 3 %.
Näin ollen "3 prosentin" kynnys sisällytettiin muodollisesti kansainvälisiin standardeihin, ja siitä tuli yleisesti hyväksytty luokittelukriteeri. Jos isku sattuu olemaan tasan 3 %, standardin mukaan venttiili voidaan luokitella kumpaan tahansa kategoriaan ilman pakollista vaatimusta.
Nämä määritelmät sisällytettiin terminologiastandardien kokoelmaan ja julkaistiin hankkeen päätyttyä. Otimme tämän johtopäätöksen sydämellämme ja pyrimme ottamaan käyttöön terminologian eri teollisissa yhteyksissä. Siitä lähtien, aina kun tilaisuus on tarjoutunut, olen esittänyt sen henkilökohtaisesti omilla luennoillani sekä jokaisella NFPA- (National Fluid Power Association) ja ISO-konferenssilla. Yllätyksekseni vastustusta on ollut hyvin vähän-ei silloin eikä nyt. Jotkut ovat kysyneet minulta: "Jos kattavuus on täsmälleen 3 prosenttia, kuinka se pitäisi määritellä?" Vastaukseni on: "Valitset itse."
Uskon, että ongelma juontaa juurensa siitä ajasta, jolloin ihmiset alkoivat käyttää termejä "servoventtiili" ja "suhteellinen venttiili", ilman että kukaan olisi aiemmin määritellyt niitä tarkasti. Tuloksena oli, että jokaista tiettyä venttiiliä varten ihmiset pystyivät keksimään kaikenlaisia termejä tyhjästä. Tällaiset terminologian määritelmät voidaan sopia yhden yrityksen sisällä. Kaupallisissa asioissa, erityisesti kansainvälisissä asioissa, ei kuitenkaan ole helppoa erottaa selkeästi servoventtiilejä ja suhteellisia venttiilejä. Joskus tämä ei ole enää vain tekninen, vaan periaatekysymys.
Yleisiä sudenkuoppia: Virtausnopeuden ja painehäviön testauksen "kirjoittamattomat säännöt".
ISO-työryhmä, joka vastaa ISO 10770-1 -standardin kehittämisestä, vältteli taitavasti tiettyjä asioita tietäen, ettei keskustelu koskaan lopu. Valiokunta halusi kuitenkin laatia asiakirjan, joka kattaisi sekä servoventtiilit että suhteelliset venttiilit. Mutta kuinka tämä voitaisiin saavuttaa ilman, että ensin vahvistetaan määritelmä? Ohjaava periaate oli selvä: ISO pyrki keskittymään alan laajasti hyväksymään näkemykseen, nimittäin siihen, että suhteellisilla venttiileillä on pienempi painehäviö verrattuna servoventtiileihin. Tästä syystä ISO-testimenetelmästandardissa suhteelliset venttiilit määritellään venttiileiksi, joiden painehäviö on pienempi.
ISO-komitea päätti, että servoventtiilin nimellisvirtausta määriteltäessä painehäviön tulee olla 1000 PSI tai 7 MPa (1015 PSI), kun taas suhteellisen venttiilin nimellisvirtauksen määrittämisessä käytettävän painehäviön tulee olla 1 MPa tai 145 PSI.
Standardi sisältää seuraavan lauseen: "Aseta venttiilin kokonaispainehäviö 1 MPa:ksi tai 7 MPa:ksi tarpeen mukaan." Tämä ilmaus "olosuhteista riippuen" antaa vaikutelman, että ISO-standardikomitea irtaantuu asiasta. Kuka määrittelee "olosuhteista riippuen"?
No, se jää testaajan päätettäväksi! Tästä syystä he voivat suorittaa testejä joko servoventtiileille tai suhteellisille venttiileille annettujen eritelmien mukaisesti. Vielä tärkeämpää on, että he voivat vapaasti määrittää venttiilin haluamallaan tavalla. Juuri tästä syystä käytännössä kohtaamme suhteellisia venttiileitä, jotka on testattu nimellisvirtauksella, joka perustuu 7 MPa:n painehäviöön. Meillä on myös "nolla-kuollut kaistan suhteelliset venttiilit". Tämä on semantiikan sota, jota kukaan ei koskaan voita!
Käytännön opas: Miten valita, ja ovatko ne vaihdettavissa?
Standardit vain määrittelevät; ne eivät määrää soveltamista. Käytännössä valinnassa riittää kolme pistettä:
1. Ohjauksen tarkkuus: Servoventtiileillä on pieni kuollut kaista ja suuri tarkkuus, ja ne sopivat korkean -tarkkuussuljetun-silmukan järjestelmiin; suhteelliset venttiilit ovat riittäviä ja kustannustehokkaita, ja ne sopivat tavanomaiseen teolliseen ohjaukseen.
2. Vastenopeus: Servoventtiileillä on korkeampi taajuusvaste, ja ne soveltuvat suuriin-nopeisiin dynaamisiin järjestelmiin; Suhteelliset venttiilit tarjoavat kohtuulliset vasteajat ja täyttävät useimpien laitteiden vaatimukset.
3. Ympäristö ja luotettavuus: Servoventtiileillä on korkeat vaatimukset öljyn puhtaudelle ja ne ovat "herkempiä"; Suhteelliset venttiilit kestävät erittäin hyvin likaa, kestävämpiä ja helpompia huoltaa.
Yhteenvetona: Korkea tarkkuus, korkea dynamiikka → servoventtiilit; Yleiskäyttöiset-sovellukset, korkea kustannus-tehokkuus → suhteelliset venttiilit.
Seuraavan kerran, kun joku väittää suhteellisista venttiileistä ja servoventtiileistä, katso yksinkertaisesti kansallista standardia: kuollut kaista < 3 %=servoventtiili, suurempi tai yhtä suuri kuin 3 %=suhteellinen venttiili.
Auktoriteetti estää väittelyt; ammattitaito estää hämmennystä.
Käännetty DeepL.com-sivustolla (ilmainen versio)
