Classificazione e meccanismo di funzionamento del sistema di valvole idrauliche degli escavatori

Classificazione e meccanismo di funzionamento del sistema di valvole idrauliche degli escavatori

Le diverse valvole idrauliche sono gli elementi di controllo fondamentali per la pressione, la portata e la direzione del fluido nei sistemi di controllo. In base alle loro aree di lavoro e alle funzioni del sistema, le valvole all'interno di un escavatore possono essere suddivise in valvole di controllo della potenza della pompa principale, valvole di distribuzione del controllo principale, valvole di protezione dell'attuatore e valvole ausiliarie di pilotaggio. Comprendere i meccanismi di funzionamento e i codici standard delle varie valvole è di grande importanza per un approvvigionamento preciso e una manutenzione efficiente delle macchine edili.

 Gruppo valvole di controllo della potenza della pompa principale (regolazione dell'alimentazione)

Queste valvole sono montate direttamente sul regolatore della pompa idraulica principale (ad esempio, pompe a pistoni della serie Komatsu HPV). Controllando il pistone servoassistito, modificano l'angolo del piatto oscillante e determinano quindi direttamente la cilindrata e la potenza erogata dalla pompa principale. Esempi tipici e componenti rappresentativi includono il gruppo regolatore della pompa idraulica principale per le serie Komatsu PC56-7 e PC60-7 (codici articolo: 708-3S-03572, 708-3S-03850), il gruppo regolatore per le serie PC30MR-2 e PC35MR-2 (codice articolo: 708-1S-03423), il regolatore della pompa principale (codice articolo: 708-1L-04310) e la valvola di regolazione della pressione della pompa (codice articolo: 708-2K-03560).

Valvola PC: 

Internamente è dotata di una valvola a spola a molla che rileva la pressione di mandata della pompa principale. Quando l'escavatore incontra un'elevata resistenza e la pressione del sistema aumenta bruscamente, la valvola PC rileva l'alta pressione, sposta la spola e convoglia olio ad alta pressione nella grande camera del pistone servoassistito per spingere indietro il piatto oscillante, riducendo automaticamente la cilindrata della pompa. Ciò garantisce che la potenza assorbita dalla pompa non superi la potenza massima del motore, prevenendo sovraccarichi e arresti del motore. Se la molla della valvola PC si usura o la spola si blocca, la cilindrata non può essere ridotta ad alta pressione, causando un carico eccessivo del motore, gravi arresti o addirittura lo spegnimento del motore. Al contrario, se la valvola PC si apre troppo presto, la macchina presenta movimenti lenti e una forza di scavo insufficiente.

Valvola LS: 

Come componente centrale di un sistema di rilevamento del carico a centro chiuso, il cursore della valvola LS è soggetto alla pressione di uscita della pompa principale da un lato e alla pressione di carico a valle della valvola di controllo principale dall'altro, mantenendo costantemente un differenziale di pressione fisso tra i due. Maggiore è lo spostamento della leva di comando dell'operatore, maggiore è l'apertura del cursore della valvola di controllo principale e la valvola LS comanda alla pompa principale di aumentare la cilindrata; un leggero movimento della leva riduce la cilindrata. Ciò consente l'erogazione dell'olio su richiesta e riduce significativamente le perdite di sicurezza durante le operazioni di precisione. Se la valvola LS si blocca, il sintomo più evidente è una prestazione di controllo fine estremamente scadente: gli attuatori non si muovono o presentano improvvisi scatti, perdendo completamente la fluidità di funzionamento.

Elettrovalvola proporzionale EPC:

Riceve corrente (segnale PWM) dal controllore elettronico e la converte in un segnale idraulico pilota che spinge contro le molle della valvola PC o LS. Una corrente di ingresso più elevata produce un segnale idraulico più forte, consentendo al controllore di intervenire attivamente sulla potenza della pompa principale e di commutare tra diverse modalità di lavoro (ad esempio, modalità P/H per impieghi gravosi, modalità S standard, modalità E economica). Quando questa valvola si guasta, la macchina in genere visualizza codici di errore del controllore, si blocca in una modalità fissa e non può cambiare modalità, oppure presenta un rallentamento generale dei movimenti della macchina.

Valvole interne all'interno della valvola di controllo principale  

La valvola di controllo principale, come ad esempio il gruppo valvola di controllo principale Komatsu PC200-8MO (codice articolo: 723-46-29100), rappresenta il punto di distribuzione centrale per l'intero flusso di olio idraulico della macchina. Integra diverse sezioni di valvole di controllo e valvole di sicurezza. Tra i componenti correlati figurano la valvola di selezione LS (codice articolo: 723-30-60101) e la valvola a compensazione di pressione (codice articolo: 723-46-40601).

Valvola di sicurezza principale: 

Funge da limite di sicurezza massimo per l'intero sistema idraulico, limitando la pressione di esercizio massima del circuito principale. Si tratta in genere di una valvola di sicurezza a due stadi azionata da un pistone: quando la pressione del circuito principale supera il valore impostato, la piccola valvola a cono pilota si apre per prima; il cursore principale perde quindi l'equilibrio di pressione e si apre completamente, scaricando l'olio ad alta pressione direttamente nel serbatoio. I modelli con funzione di boost istantaneo introducono olio pilota tramite un'elettrovalvola per aumentare temporaneamente la pressione impostata. Esempi comuni di componenti includono la valvola di sicurezza principale per PC60-7, PC70-8, PC120-6 e PC130-7 (codice: 723-20-60101) e la valvola di sicurezza per modelli per impieghi gravosi (codice: 700-86-58001). Se il cursore principale si blocca in posizione aperta o la molla si rompe, tutte le funzioni della macchina diventano estremamente deboli e la temperatura dell'olio idraulico aumenta bruscamente. Al contrario, se la pressione impostata è troppo elevata, le frequenti operazioni di scarico sotto carichi pesanti convertono la potenza del motore in calore, causando anche un rapido aumento della temperatura del sistema.

Valvola di scarico:

Quando tutte le leve di comando sono in folle, il segnale di pressione differenziale LS è zero. La valvola di scarico viene spinta in apertura dalla pressione della pompa principale contro la forza della molla, consentendo al flusso minimo di riserva della pompa principale di ritornare al serbatoio a una pressione estremamente bassa, riducendo così il consumo di energia in standby e la temperatura dell'olio. Se la valvola di scarico rimane bloccata in posizione chiusa, si crea un'alta pressione nel circuito principale durante lo standby, causando un suono ovattato del motore e un rapido aumento della temperatura dell'olio. Se rimane bloccata in posizione aperta, le funzioni dei cilindri su un lato della macchina diventano completamente inoperative.

Bobina direzionale principale:  

Spinto dalla pressione dell'olio pilota, lo spostamento lineare del cursore modifica la direzione del flusso d'olio e l'area dell'orifizio, controllando direttamente la direzione e la velocità dei movimenti di braccio, avambraccio, benna, rotazione e traslazione. In condizioni di alta temperatura e olio ossidato, all'interno del corpo valvola si forma facilmente una patina viscosa che rende il cursore direzionale, originariamente fluido, appiccicoso e poco scorrevole. Di conseguenza, il cursore non riesce a completare il cambio di direzione in modo pulito dopo aver ricevuto un comando operativo, causando ritardi nei movimenti dell'escavatore o una risposta ritardata della leva.

Valvole a passaggio rettilineo e valvole di confluenza/deviazione: 

Gli escavatori utilizzano normalmente due pompe che alimentano i cingoli sinistro e destro in modo indipendente. Quando la macchina si sposta e contemporaneamente aziona un dispositivo di lavoro (ad esempio, il sollevamento del braccio), la valvola di traslazione rettilinea rileva i segnali pilota combinati, commuta e interconnette i circuiti indipendenti delle due pompe in modo che una pompa alimenti entrambi i motori di traslazione mentre l'altra alimenta il dispositivo di lavoro, impedendo alla macchina di spostarsi a causa di un flusso non uniforme. Se questa valvola si guasta, si verificano gravi spostamenti durante le operazioni combinate. Le valvole di confluenza e di deviazione combinano l'olio ad alta pressione proveniente dalle pompe anteriore e posteriore per alimentare lo stesso cilindro durante le operazioni ad alta portata come il sollevamento del braccio o lo scavo del braccio meccanico, e deviano il flusso durante le regolazioni di precisione.

Gruppo valvole di protezione e ammortizzazione dell'attuatore

Installati direttamente sui motori idraulici, alla base dei cilindri, oppure integrati nelle uscite della valvola di controllo principale per assorbire forze d'urto esterne estreme e proteggere gli attuatori terminali.

Valvola di sovraccarico e valvola anticavitazione (di reintegro):

Montate sulle porte delle valvole principali collegate ai cilindri, con una pressione di taratura superiore a quella della valvola di sicurezza principale, queste valvole limitano la pressione massima dei singoli attuatori (ad esempio, i cilindri del braccio o della benna). Quando la puleggia principale è chiusa e un grosso masso colpisce la benna, la pressione del cilindro aumenta istantaneamente; la valvola di sicurezza secondaria si apre indipendentemente per scaricare la pressione, prevenendo la rottura del cilindro o del leveraggio. Queste valvole integrano spesso una valvola anticavitazione che aspira rapidamente l'olio dalla linea di ritorno quando un motore di rotazione o un braccio in discesa continua a muoversi per inerzia, creando un vuoto locale nella linea di alimentazione e prevenendo la cavitazione idraulica. Se una valvola di sicurezza secondaria sviluppa una perdita interna, la sua singola funzione si indebolisce o non riesce a mantenere la posizione a mezz'aria.

Valvola di controbilanciamento e valvola a cuscino oscillante:

La valvola di controbilanciamento è solitamente integrata nel motore di traslazione. Durante la discesa, la forza di gravità accelera la macchina e riduce la pressione nella camera di aspirazione del motore; la valvola di controbilanciamento rileva una pressione insufficiente e riduce automaticamente l'orifizio di ritorno del motore, creando una contropressione che agisce come "freno idraulico" per evitare un movimento incontrollato. In caso di guasto, la macchina vibra violentemente o non può essere frenata in discesa. La valvola di smorzamento della rotazione assorbe le forti onde di pressione idraulica generate all'avvio e all'arresto del motore di rotazione, proteggendo il riduttore di rotazione e garantendo un funzionamento fluido della rotazione.

Valvola di tenuta del braccio: 

Si tratta essenzialmente di una valvola di ritegno a comando pilota installata nei circuiti del braccio e dell'avambraccio. Quando la leva di comando torna in posizione neutra, la valvola di ritegno blocca completamente il percorso di ritorno dell'estremità dello stelo del cilindro del braccio. Anche in presenza di piccole perdite dovute all'usura del cursore direzionale principale, l'olio non può fuoriuscire. Solo quando l'operatore aziona la leva di abbassamento del braccio, l'olio pilota forza l'apertura della valvola di ritegno, consentendo al cilindro di abbassarsi. Se la guarnizione della valvola di ritegno si guasta, il braccio o l'avambraccio tenderanno a scendere visibilmente dopo l'arresto della macchina (abbassamento eccessivo del braccio).

Gruppo valvole pilota e di controllo ausiliarie  

Responsabile della gestione dell'olio di controllo del pilota, della generazione dei segnali di controllo e della fornitura di interblocchi di sicurezza a bassa pressione.

Valvola di auto-riduzione della pressione: 

L'olio ad alta pressione proveniente dalla pompa principale non può essere utilizzato direttamente dalle leve di comando. La valvola di auto-riduzione della pressione sfrutta l'equilibrio tra la differenza di area e la forza della molla per ridurre proporzionalmente la pressione dell'olio, garantendo una fonte di olio stabile a bassa pressione per l'intero sistema di controllo pilota e le elettrovalvole. In caso di guasto completo di questa valvola, l'intera macchina perde la pressione di pilotaggio e tutte le leve smettono di funzionare.

Valvola di controllo proporzionale pilota:  

Si riferisce al gruppo leva di comando e pedale di avanzamento in cabina. Sotto le leve sono presenti diversi pistoncini; azionando la leva, una camma preme il pistoncino e comprime la molla di dosaggio interna, aprendo un piccolo orifizio. Più la leva viene spinta a fondo, maggiore è la pressione pilota in uscita, che spinge ulteriormente il cursore della valvola di controllo principale. I guasti più comuni includono perdite d'olio alla base delle leve in cabina, azionamento della leva estremamente duro o risposta lenta/bloccata in una direzione specifica.

Valvola di sicurezza pilota e valvola di inversione:

La valvola di sicurezza pilota è collegata alla leva di sicurezza sinistra in cabina. Sollevando la leva si interrompono tutti i circuiti dell'olio pilota, garantendo l'immobilità della macchina anche in caso di tocco accidentale delle leve di comando. Le valvole di commutazione, analoghe alle valvole idrauliche logiche, sono distribuite nella rete di rilevamento del carico o nei circuiti di rilascio del freno; confrontano automaticamente le pressioni provenienti da più linee e trasmettono sempre il segnale di pressione dell'olio più elevato al centro di controllo.

Standard per la riparazione e la sostituzione delle valvole e sistema di garanzia della qualità YIKAN KOMSU

I blocchi valvole di controllo principali e i gruppi valvole di precisione sono continuamente esposti a flussi d'olio ad alta temperatura e alta pressione. I guasti iniziali si manifestano spesso con guarnizioni interne indurite, indebolimento della forza delle molle e piccole perdite interne a livello delle sedi delle valvole di sicurezza. Queste perdite interne nascoste causano una perdita di pressione e generano ulteriore calore, che accelera l'invecchiamento delle guarnizioni, creando un circolo vizioso termodinamico di "perdita → generazione di calore → invecchiamento accelerato → perdite più gravi". Durante gli interventi di riparazione, è fondamentale diagnosticare con precisione la posizione dei guasti in base alla struttura e ai principi di funzionamento dell'apparecchiatura; è necessario evitare smontaggi complessi alla cieca o sostituzioni di componenti per tentativi ed errori. Prima di installare nuove valvole, è necessario effettuare ispezioni estetiche e funzionali e verificare i codici dei ricambi originali. La sostituzione arbitraria o l'uso improprio sono severamente vietati.

YIKAN KOMSU è un'impresa industriale e commerciale integrata con oltre 20 anni di esperienza nei sistemi idraulici, nelle tubazioni idrauliche e nei componenti principali. È specializzata in ricerca e sviluppo, produzione e commercio globale, fornendo ai clienti di tutto il mondo soluzioni idrauliche complete che spaziano dalla selezione dei componenti, alla progettazione e produzione di blocchi valvole personalizzati, alla fabbricazione di serbatoi e tubazioni, fino all'assemblaggio e al collaudo dei sistemi. In risposta alle tolleranze di accoppiamento estremamente ristrette richieste tra i cursori e gli alesaggi delle valvole idrauliche, l'azienda ha istituito un rigoroso sistema di controllo qualità indipendente:

Analisi dei materiali e controllo della lavorazione a livello micrometrico: i processi di produzione principali includono non solo l'analisi della composizione chimica spettrale delle materie prime, ma anche la misurazione ad alta precisione tramite CMM del diametro del foro del corpo valvola e della precisione di posizionamento dopo la lavorazione CNC.

Assemblaggio in camera bianca e collaudo completo al banco: l'assemblaggio delle valvole idrauliche viene eseguito in una camera bianca che soddisfa i più elevati standard di controllo della pulizia. Ogni prodotto finito deve superare test di pressione di rottura, tenuta interna e durata prima della spedizione. Linee di produzione flessibili consentono consegne rapide e la tracciabilità completa del ciclo di vita del prodotto.

In qualità di importante produttore di componenti idraulici per il mercato globale dei ricambi per macchine edili, YIKAN KOMSU parteciperà a bauma China a Shanghai (stand numero: E2-149). In fiera, l'azienda esporrà prodotti fisici che coprono l'intera gamma Komatsu di gruppi di valvole di controllo principali idrauliche, gruppi regolatori di pompa principale, valvole di sicurezza principali, valvole di sovraccarico, valvole di auto-riduzione della pressione e componenti di precisione per distributori direzionali principali. I team di ingegneri e tecnici presenti in loco forniranno servizi di verifica incrociata dei codici articolo, scambio di informazioni tecniche sulle tolleranze e un servizio completo di negoziazione commerciale per gli acquirenti di tutto il mondo.

  III. Domande frequenti (FAQ)  

Quale guasto alla valvola causa solitamente improvvisi sbalzi di regime e perdita di fluidità durante le operazioni di precisione su un escavatore? 

Questo problema è tipicamente causato dal bloccaggio della valvola LS montata sul regolatore della pompa principale. La valvola LS rileva la differenza di pressione tra la pressione di mandata della pompa principale e la pressione di carico a valle della valvola di controllo principale per regolare la cilindrata in tempo reale. Quando il cursore si blocca, il sistema non è in grado di regolare il flusso in modo fluido in base ai piccoli movimenti della leva, con conseguente perdita di precisione nel controllo.

  Se solo una singola funzione è difettosa (ad esempio, solo il sollevamento del secchio è difettoso o il secchio cade quando è fermo a mezz'aria) mentre tutte le altre funzioni sono normali, quale componente dovrebbe essere controllato per primo?  

Concentrarsi sulla valvola di sovraccarico o sulla valvola di ritegno del braccio in corrispondenza della porta della valvola di controllo principale. Se tutte le funzioni della macchina sono deboli e la temperatura dell'olio aumenta bruscamente, il problema è solitamente nella valvola di sicurezza principale. Se solo un singolo attuatore è debole o non riesce a mantenere la posizione, ciò indica una perdita interna nella valvola di sicurezza secondaria che protegge quel circuito del cilindro, oppure un malfunzionamento della funzione di bloccaggio della valvola di ritegno corrispondente.

 Perché un escavatore a volte presenta occasionali blocchi in una determinata funzione dopo un funzionamento prolungato ad alte temperature, che possono essere superati aumentando l'acceleratore?  

Questo è un segnale precoce della formazione di una patina gelatinosa all'interno del blocco valvole di controllo principale, dovuta al surriscaldamento prolungato e all'ossidazione dell'olio idraulico. La patina appiccicosa rende il cursore direzionale principale, originariamente liscio, appiccicoso e ne limita il movimento. Se il circuito dell'olio non viene pulito, l'olio non viene sostituito e il gruppo valvole non viene sottoposto a regolare manutenzione, il cursore finirà per non essere più in grado di completare il cambio di direzione dopo aver ricevuto il segnale pilota, causando un grave ritardo nel movimento.