Nízkorychlostní hydraulické motory s vysokým kroutícím momentem: Co selže jako první, na čem skutečně záleží a jak by měli inženýři jeden vybrat

Rýhovací stroj obvykle neselže dramatickým způsobem. Obsluha nejprve zaznamená drobné zaváhání při nízké rychlosti. Poté se šnek na půl sekundy zastaví, když se půda změní z sypké hlíny na zhutněný štěrk. Pohon kola se začne plížit, místo aby se plynule otáčel. Tlakoměr vypadá stále přijatelně.

To je past.

Tlak může být přítomen, zatímco užitečný točivý moment zmizí. V obnošeném nízkootáčkový hydromotor s vysokým točivým momentem , chybějící energie často není mimo motor. Uniká vnitřně přes mezery, které byly kdysi řízeny v mikronech. Malé opotřebení rotoru, statoru, boční desky, rozdělovacího ventilu nebo zóny ucpávky hřídele změní rovnováhu tlaku. Objemová účinnost klesá. Objeví se procházení nízkou rychlostí. Obsluha zvýší plyn. Teplo stoupá. Opotřebení zrychluje.

Ale opotřebení je nevyhnutelné. Tolerance se posouvají.

Technickou otázkou není, zda a hydraulický motor může produkovat točivý moment na zkušební stolici. Většina umí. Těžší otázkou je, zda si motor dokáže udržet přijatelnou objemovou účinnost poté, co se geometrie uvnitř jednotky změnila znečištěním olejem, rázem při zatížení, zvýšením teploty a opakovanými reverzacemi.

Zde si orbitový hydromotor stále získává své místo v zemědělských strojích, rýhovačích, zametacích strojích, smykem řízených přídavných zařízeních, lesnických nářadích, kompaktních dopravnících a malých hydromotorech používaných v pomocných pohonech. Jeho hodnota vychází z jednoduchého fyzikálního faktu: velký zdvihový objem může být zabalen do kompaktního těla, což umožňuje vysoký točivý moment při relativně nízkých otáčkách hřídele.

1. Jak funguje hydromotor uvnitř orbitového motoru?

Obvyklá odpověď je příliš mělká: 'Stlačený olej vstupuje do motoru a otáčí hřídelí.' Správně, ale nestačí.

V orbitálním motoru se skutečná práce odehrává uvnitř gerotoru nebo gerolerovy převodovky. Rotor má o jeden zub méně než vnější stator. Když stlačený olej vstupuje do jedné skupiny expanzních komor, další skupina komor vypouští olej zpět do nádrže. Rotor obíhá uvnitř statoru. Kardanový hřídel nebo hnací článek převádí tento orbitální pohyb na rotaci hřídele.

V a válečkový stator hydromotor, vnější stator používá válečky místo pevných zubových ploch. To snižuje kluzné tření v kontaktních zónách zubů. Tlakové pole je stále cyklické, ale kontaktní napětí je lépe zvládnuto, protože valivý kontakt nahrazuje velkou část kluzného kontaktu, který se vyskytuje u jednodušších konstrukcí gerotorů.

Tento rozdíl je důležitý při nízkém zatížení.

Při vysoké rychlosti může setrvačnost maskovat zvlnění točivého momentu. Při velmi nízké rychlosti to nejde. Každá tlaková komora musí čistě těsnit, plnit, vypouštět a přecházet. Pokud je vůle špičky rotoru, vůle koncové plochy nebo časování rozdělovače špatné, motor se již nechová jako objemové zařízení. Chová se jako řízený únik.

Operátor to cítí jako procházení.

2. Proč vnitřní vůle řídí životnost motoru

Hydraulický motor není uzavřený kovový blok. Je potřeba kontrolovat netěsnosti k mazání vnitřních povrchů. Nulová vůle by zadřela motor. Nadměrná vůle plýtvá průtokem a vytváří teplo. Správný rozsah je úzký.

O životnosti motoru na oběžné dráze obvykle rozhodují tři volné zóny:

• Radiální vůle mezi profilem rotoru a statoru

• Axiální vůle mezi čely ozubeného kola a třecími deskami

• Ventilová deska nebo vůle rozdělovače řídí časování portů a netěsnost mezi porty

Když tyto vůle rostou, stanou se tři věci.

Za prvé, tlakové komory nemohou udržet diferenční tlak. Proud uniká z vysokotlaké strany na nízkotlakou stranu. Objemová účinnost klesá. Za druhé, únikový tok vytváří místní teplo a teplo se snižuje viskozita . Nižší viskozita dále zvyšuje únik. Za třetí, ztráta je nelineární při nízké rychlosti, protože je k dispozici menší průtok na otáčku, aby se skryl únik.

To je důvod, proč se opotřebovaný motor může stále rychle otáčet bez zatížení, ale při pomalém zatížení může vážně selhat.

Kupující, který se dívá pouze na výtlak a jmenovitý tlak, tento mechanismus postrádá. Motor 400 ccm/ot od dvou dodavatelů může mít podobná katalogová čísla, ale pracovní chování závisí na metalurgii, tepelném zpracování, povrchové úpravě, stabilitě broušení, geometrii drážek těsnění, časování ventilů a inspekční disciplíně.

V Blince Hydraulic naše technické diskuse o motorech LSHT dále blince.com obvykle začíná pracovním cyklem, nikoli kódem modelu. Kód modelu přijde později.

3. Hydraulický olej versus motorový olej: proč nesprávný olej zabíjí přesné vůle

Hledaný výraz 'hydraulický olej vs motorový olej' vypadá jednoduše. Ve výběru motoru to není vůbec jednoduché.

Motorový olej je určen pro spalovací motory. Musí si poradit se sazemi, ředěním paliva, vedlejšími produkty oxidace, vysokými lokálními teplotami, požadavky na detergenty a mezním mazáním ložisek motoru. Hydraulický olej má jinou funkci. Musí přenášet výkon, rychle uvolňovat vzduch, odolávat pěnění, udržovat viskozitu při smyku, chránit před opotřebením a zůstat stabilní jako řídicí médium uvnitř ventilů, čerpadla a motory.

Hydraulický motor je citlivý na olejový film mezi pohyblivými přesnými povrchy. Pokud je viskozita oleje při provozní teplotě příliš nízká, zvyšuje se netěsnost a motor ztrácí objemovou účinnost. Pokud je viskozita při studeném startu příliš vysoká, plnění sání se zhoršuje, tlaková ztráta se zvyšuje, riziko kavitace stoupá a motor může reagovat pomalu.

Důležitý je také únik vzduchu.

Pěnové olejové obklady. Stlačitelný olej nepřenáší tlak čistě. Při řízení nízkými otáčkami může unášený vzduch působit jako mechanická vůle. Motor nastartuje pozdě, pak naskočí. U šneku nebo pohonu kol může být toto zpoždění nebezpečné, protože zatížení není konstantní.

Správný hydraulický olej také potřebuje chemii proti opotřebení vhodnou pro čerpadla, motory a ventily . Kapaliny proti opotřebení na bázi zinku jsou běžné v mnoha systémech, zatímco z důvodů ochrany životního prostředí nebo kompatibility lze zvolit bezpopelové složení. Podstatou není označení. Jde o stupeň viskozity, chemické složení přísad, kompatibilitu těsnění, oxidační stabilitu, kontrolu vody a čistotu.

Špatný olej vytváří dokonalý řetěz poruch: špatná pevnost filmu, provzdušňování, vyšší teplota, zrychlené opotřebení, zvýšená vnitřní netěsnost a nakonec pomalé plazení.

4. Čistota ISO 4406: proč pár mikronů může zničit motor

Pevné částice nemusí být velké, aby byly destruktivní. Nejškodlivější částice se často blíží velikosti pracovní vůle. Vstupují do kontaktní oblasti, přemosťují olejový film a vytvářejí abrazivní opotřebení. Proces je pomalý. Pak je to náhlé.

ISO 4406 poskytuje inženýrům metodu kódování úrovně znečištění hydraulické kapaliny počtem částic. Kód jako 18/16/13 se často používá jako praktický cíl čistoty v mnoha mobilních a průmyslových hydraulických systémech, ačkoli správný cíl závisí na citlivosti součásti, úrovni tlaku, uspořádání filtrace a pracovním cyklu.

Proč je to důležité pro orbitální motor?

Protože povrchy rotoru a statoru nejsou dekorativní povrchy. Jsou to těsnící plochy. Totéž platí pro ventilové desky a boční desky. Tvrdá částice nesená vysokotlakou zónou může poškrábat těsnicí plochu. Jeden škrábanec vytvoří únikovou cestu. Mnoho škrábanců snižuje účinnost. Motor může stále projít základní zkouškou otáčení, ale křivka točivého momentu a otáček se posunula.

Zde se setkává návrh systému a výrobní disciplína.

Zákazník kontroluje skladování oleje, proplachování, filtraci, kvalitu odvzdušňování, čistotu hadic a uvádění do provozu. Výrobce kontroluje stabilitu obrábění, odjehlování, mytí, čistotu montáže, opakovatelnost tepelného zpracování a kritéria závěrečné zkoušky. ISO 9001 nedělá z hydromotoru dobrý kouzlem. Poskytuje rámec pro řízení procesů, sledovatelnost, kontrolní záznamy, nápravná opatření a neustálé zlepšování. Ve výrobě motorů to znamená záznamy o velikosti vrtání, kontrolu ozubení, kontrolu tvrdosti hřídele, kontrolu dávky těsnění, postupy tlakových zkoušek a manipulaci s neshodnými díly.

Pro kupujícího motorů by ISO 9001 nemělo být chápáno jako slogan. Mělo by to vyvolat otázky:

• Měří se profil rotoru po tepelném zpracování?

• Jsou otěrové desky kontrolovány na rovinnost a povrchovou úpravu?

• Je kontrolována čistota montáže?

• Probíhá před balením tlaková zkouška a zkouška těsnosti?

• Může dodavatel vysvětlit zpětnou vazbu o selhání a nápravná opatření?

To jsou nudné otázky. Dobrý. Nudné otázky zabraňují drahým neúspěchům.

5. Analýza extrémních aplikací

Hydraulický motor šneku: rázový moment je skutečný test

Hydraulický motor šneku nevidí plynulé laboratorní zatížení. Půda se mění každou sekundu. Hliněné tyčinky. Štěrkové džemy. Kořeny vytvářejí občasné přetížení. Motor se může zastavit, obrátit, restartovat a znovu zastavit.

Klíčovým požadavkem není pouze jmenovitý točivý moment. Je to tolerance rázového momentu.

Když se šnek náhle zakousne do tvrdého materiálu, motor zaznamená rychlý nárůst tlaku. Pokud pojistný ventil je příliš pomalý nebo nastavený příliš vysoko, tlaková špička zatěžuje hřídel, drážkování, ozubené kolo a montážní konstrukci. Hydraulický motor s válečkovým statorem je často upřednostňován před základním gerotorovým motorem pro náročný provoz šneku, protože valivý kontakt může lépe snášet opakované zatěžované starty a vysoké kontaktní napětí.

Volba výtlaku by měla začít s požadovaným kroutícím momentem šneku, stavem půdy, průměrem bitu a přijatelnou rychlostí. Předimenzování motoru poskytuje točivý moment, ale snižuje rychlost při stálém průtoku. Poddimenzování udává rychlost, ale přehřívá systém během zastavení. Ani jedna chyba není malá. 

Motor hydraulické řetězové pily: reakce a teplo rozhodují o přežití

A motor hydraulické řetězové pily má jiný problém. Vyžaduje rychlou odezvu a trvalou rychlost. Řezací řetěz potřebuje stabilní povrchovou rychlost a motor se musí vypořádat s rychlými změnami zatížení, když řetěz vstupuje a vystupuje ze dřeva.

Zde není jediným cílem točivý moment v nízkých otáčkách. Průtok, odvodnění skříně, zatížení ložisek a odvod tepla se stávají kritickými. Motor, který dobře funguje na pomalém dopravníku, může být špatný pro hlavu řetězové pily, protože nepřetržitý vysokorychlostní provoz produkuje více tepla a odhaluje slabá místa v mazání.

Hydraulický motor řetězové pily také vyžaduje pozornost na omezení průtoku a zpětného vedení. Nadměrný protitlak může zvýšit teplotu oleje a zvýšit namáhání hřídelové ucpávky. Pokud pila běží na lesním stroji, je riziko kontaminace vysoké, protože výměna hadic a údržba na poli se často provádějí ve špinavém prostředí. Filtrace nemůže být dodatečný nápad.

Hydromotor 540 ot./min.: proč se tato rychlost stále objevuje v zemědělství

Fráze 'Hydraulický motor 540 ot./min . je při vyhledávání v zemědělství běžný, protože 540 ot./min je známý referenční bod vývodového hřídele. Mnoho nářadí bylo navrženo kolem těchto otáček hřídele. Když inženýři nahrazují mechanický pohon vývodového hřídele hydraulickým pohonem, často se snaží reprodukovat stejnou provozní rychlost.

Ale sladit 540 otáček za minutu není jen problém s rychlostí. Je to problém proudění a přemísťování.

Základní vztah je:

Otáčky motoru ot/min = průtok L/min × 1000 ÷ zdvihový objem cc/ot ÷ korekce objemové účinnosti.

Motor o objemu 100 ccm/ot při 60 l/min může po ztrátě účinnosti běžet blízko rozsahu 540 ot./min. Motor 200 cc/ot při stejném průtoku nebude. Pokud je požadavek na točivý moment vysoký, může technik zvýšit výtlak, ale pak je potřeba větší průtok čerpadla, aby se udržely 540 ot./min. Hydraulický výkon musí být stále k dispozici:

Výkon kW ≈ tlak bar × průtok L/min ÷ 600, před ztrátami účinnosti.

To je důvod, proč mnoho projektů konverze PTO selhává. Cílová rychlost je zkopírována z mechanického systému, ale dostupný hydraulický průtok a chladicí kapacita se nekontrolují.

6. Přímý hydraulický nábojový motor nebo hydraulický hnací motor s převodovkou?

U pohonů kol začíná argument výběru obvykle balením. Mělo by to začít zatížením.

A hydraulický náboj motoru přenáší točivý moment přímo na kolo. To snižuje množství mechanických součástí a může zjednodušit uspořádání stroje. Konvenční hydraulický hnací motor v kombinaci s hydromotorovou převodovkou poskytuje flexibilitu převodu, lepší ochranu motoru v některých uspořádáních a často vyšší točivý moment kol z menšího zdvihového objemu motoru.

Žádná architektura není automaticky nadřazená.

Tabulka 1: Rozhodovací matice architektury pohonu kol

Výpočet návratnosti investic by měl zahrnovat prostoje, nikoli pouze náklady na nákup. Levnější disk, který se přehřívá nebo plazí při nízké rychlosti, je drahý. Složitější systém převodovky může být během své životnosti levnější, pokud udržuje motor uvnitř ostrova s ​​lepší účinností.

7. Co Blince mění pro projekty motorů OEM a ODM

Blince Hydraulic vyrábí hydraulické motory, čerpadla, ventily, válce, řídicí jednotky, hadice, armatury a přizpůsobené hydraulické systémy. U projektů motorů LSHT se užitečná práce obvykle odehrává před vyrobením prvního vzorku.

Požadujeme provozní tlak, špičkový tlak, cílové otáčky, průtok čerpadla, stupeň viskozity oleje, pracovní cyklus, směr zatížení hřídele, úhel instalace, způsob chlazení, úroveň filtrace, typ portu, vzor příruby a očekávané prostředí. Důvod je jednoduchý: motor neselže sám. Selhává jako součást systému.

Pro aplikace OEM a ODM patří mezi běžné úpravy:

• Silnější nebo delší výstupní hřídel pro vyšší radiální nebo torzní zatížení

• Speciální drážkovaná hřídel nebo hřídel s klínem pro přizpůsobení stávajícímu vybavení

• Vlastní rozhraní pro montáž přední příruby nebo kola

• Konfigurace bočního portu, zadního portu nebo speciálního portu

• Doplnění vypouštěcího potrubí pro vysoký protitlak nebo nepřetržitý provoz

• Úprava materiálu těsnění pro teplotu, typ oleje nebo vystavení prostředí

• Tepelné zpracování a kontrola povrchové úpravy pro dlouhou životnost ozubených kol

• Záznamy o kontrole šarží pro kritické rozměry a testování výkonu

Katalogový model je pouze výchozím bodem. Konečný design by měl odpovídat stroji.

8. Matice technických specifikací pro motory Blince LSHT a válečkové statorové motory

Následující tabulka uvádí konstrukční rozsahy pro typické rodiny motorů Blince LSHT s orbitou a válečkovým statorem. Konečné hodnoty závisí na přesné velikosti rámu, zdvihu, hřídeli, přírubě, portování, pouzdru ložiska a pracovním cyklu.

Tabulka 2: Typická matice parametrů motoru Blince LSHT

Tyto rozsahy by neměly nahradit výpočet zatížení. Zužují hledání.

9. Praktická metoda výběru

Začněte s točivým momentem. Ne posunutí.

Požadovaný krouticí moment pochází ze zatížení, poloměru, tření, sklonu, řezné síly, odporu při kopání nebo požadavku na zrychlení. Jakmile je točivý moment známý, odhadněte tlakový rozdíl a mechanickou účinnost. Poté vypočítejte posun. Po přemístění zkontrolujte rychlost v porovnání s dostupným průtokem a objemovou účinností. Poté zkontrolujte teplo.

Motor, který splňuje točivý moment, ale spotřebovává příliš mnoho průtoku, zpomalí všechny ostatní ovladače. Motor, který splňuje otáčky, ale celý den pracuje blízko odlehčovacího tlaku, přehřeje olej. Motor, který splňuje obojí, ale postrádá odvodňovací potrubí v okruhu s vysokým protitlakem, může selhat na hřídelové ucpávce.

Proto by výběr měl probíhat v tomto pořadí:

1. Zátěžový moment a špičkový rázový moment

2. Dostupný tlakový rozdíl

3. Požadované otáčky hřídele

4. Dostupný průtok čerpadla

5. Pracovní cyklus a tepelná bilance

6. Radiální a axiální zatížení hřídele

7. Cíl čistoty oleje podle logiky ISO 4406

8. Viskozita při studeném startu a provozní teplotě

9. Požadavky na port, přírubu, hřídel, brzdu a odtok

10. Zkušební metoda po instalaci

Posloupnost není elegantní. Funguje to.

10.Časté dotazy

1. Proč se objevuje pomalé procházení, i když tlak v systému vypadá normálně?

Protože samotný tlak nedokazuje dodání točivého momentu. Pokud se vnitřní netěsnost přes rotor, stator, desku ventilu nebo boční plochy zvýší, tlak může být stále měřen proti proudu, zatímco efektivní tlak v komoře klesá během pomalé rotace. Únik je viditelnější při nízkých otáčkách, protože motor má menší průtok na otáčku, aby se kompenzoval.

2. Proč může několik mikronů znečištění poškodit hydromotor?

Částice blízké velikosti vnitřních pracovních vůlí mohou vniknout do olejového filmu a poškrábat těsnicí povrchy. Jakmile škrábanec spojí vysokotlaké a nízkotlaké zóny, netěsnost stoupá. Poškození nemusí motor okamžitě zastavit, ale posune křivku účinnosti směrem dolů.

3. Kdy systém potřebuje externí odvodňovací potrubí?

Externí odvodňovací potrubí se doporučuje, když tlak ve skříni nebo protitlak ve zpětném potrubí může překročit bezpečný rozsah hřídelové ucpávky, když motor běží nepřetržitě s vysokým zatížením, když rychlé reverzace vytvářejí tlakové špičky nebo když konstrukce motoru vyžaduje řízené odstraňování netěsností skříně. Vysoký protitlak bez odvodnění je častou příčinou selhání těsnění.

4. Proč selhává hřídelová ucpávka, když protitlak překročí přibližně 150 bar?

Většina standardních hřídelových těsnění není navržena tak, aby udržela plný systémový tlak. Pokud vratný tlak nebo tlak pouzdra stoupne příliš vysoko, těsnicí břit se přehřívá, vytlačuje, odvaluje se nebo je vytlačován ven. Přesný práh selhání závisí na typu těsnění, podpoře pouzdra, teplotě, povrchové úpravě hřídele a pulzaci tlaku. Správná odpověď obvykle není silnější těsnění; je to lepší řízení tlaku a odvodnění.

5. Proč motor s větším objemem běží pomaleji?

Při stejném průtoku čerpadla znamená větší výtlak méně otáček za minutu. Produkuje větší točivý moment při stejném tlakovém rozdílu, ale spotřebuje více oleje na otáčku. Bez průtoku nelze diskutovat o rychlosti.

6. Proč potřebuje motor hydraulického šneku kapacitu rázového momentu?

Zatížení půdy je nespojité. Šnek může zasáhnout kořeny, kameny nebo zhutněné vrstvy. Tyto nárazy vytvářejí tlakové špičky a torzní rázy. Motor vybraný pouze na základě točivého momentu v ustáleném stavu může selhat na hřídeli, drážkování, převodovce nebo montážní přírubě.

7. Proč je motor s válečkovým statorem často lepší pro těžký provoz LSHT?

Konstrukce válečkového statoru snižuje kluzný kontakt na rozhraní statoru. Při vysokém zatížení a nízké rychlosti to může snížit tření a opotřebení ve srovnání s jednodušším kontaktem gerotoru. Neeliminuje citlivost na kontaminaci. Na čistém oleji stále záleží.

8. Lze motorový olej dočasně použít jako hydraulický olej?

Může pohnout strojem, ale to není správné. Motorový olej může mít nevhodné uvolňování vzduchu, chování viskozity, chemii aditiv a kompatibilitu s těsněním pro hydraulické motory a ventily. Dočasné použití může způsobit dlouhodobé poškození, zejména u přesných motorů LSHT.

9. Proč se motor po opotřebení zahřívá?

Vnitřní netěsnost přeměňuje hydraulickou energii na teplo místo práce na hřídeli. Jak se motor opotřebovává, netěsnost stoupá. Teplota oleje se zvyšuje. Nižší viskozita pak opět zvyšuje únik. Tato zpětná vazba je důvodem, proč se mírně opotřebovaný motor může při nepřetržitém provozu rychle zhoršit.

10. Jak by měl technik ověřit náhradní motor po instalaci?

Změřte tlak na vstupu a výstupu, zkontrolujte vypouštěcí průtok skříně, je-li to možné, zaznamenejte rychlost bez zatížení a se zatížením, sledujte nárůst teploty, zkontrolujte nečistoty zpětného filtru, potvrďte směr otáčení a porovnejte aktuální odběr nebo zatížení motoru s původními údaji stroje. Úspěšná výměna je ověřena chováním systému, nikoli pouze vzorem šroubů.

Tel: +86 189 6887 7545

E-mail: sales16@blince.com

webové stránky: https://www.blince.com/

Blinc Hydraulic Team

Blince Hydraulic je profesionální dodavatel hydraulických komponentů zaměřený na praktická a spolehlivá řešení pro mobilní stroje, zemědělskou techniku, stavební stroje a průmyslové hydraulické systémy. Nabízíme širokou škálu hydraulických produktů vč hydromotory, hydraulická čerpadla, hydraulické ventily, hydraulické hadice a armatury , výměníky tepla, válce a přizpůsobená řešení hydraulických systémů.

S dlouholetými zkušenostmi s výběrem hydraulických produktů a mezinárodními dodávkami pomáhá Blince zákazníkům vybrat vhodné komponenty na základě pracovního tlaku, průtoku, výtlaku, rychlosti, typu oleje, instalačního prostoru a skutečných podmínek stroje. Ať už potřebujete náhradní hydromotor, čerpadlo pro pohonnou jednotku nebo kompletní hydraulické řešení, náš tým vám pomůže zkontrolovat pracovní podmínky a doporučit praktickou variantu.

Pokud si nejste jisti, zda lze ve vaší aplikaci použít hydromotor, nebo potřebujete pomoc s výběrem správného čerpadla nebo motoru, zašlete nám prosím číslo modelu, fotografie, hydraulické schéma, tlak, průtok, rychlost a množství. Náš tým co nejdříve posoudí podrobnosti a poskytne vhodné řešení a cenovou nabídku.

Chcete-li se dozvědět více, navštivte naše webové stránky: www.blince.com