Hydraulisk motoraccelerationsmoment: Inerti og rampetid

Hydraulisk motoraccelerationsmoment følger Ta = Jα : aksel-refereret inerti multipliceret med vinkelacceleration. Tilføj det modstandsdygtige procesmoment for accelerationsakselkravet. Eksemplet nedenfor starter med en antaget 8 N·m procesbelastning og beregner, hvad en start på et sekund tilføjer den, før forsyningen og stoppet gennemgås.

Beregningerne her bygger et hypotetisk direkte-drevet eksempel fra akselbevægelse til hydraulisk efterspørgsel. De er screeningsberegninger med antaget effektivitet og en ideel fartrampe. De repræsenterer ikke en BLINCE-test, en standardmotorspecifikation eller en indstilling for en aflastningsventil. Det endelige valg kræver den tilbudte motors data og maskinens faktiske bevægelseskrav.

Sæt den nødvendige bevægelse på specifikationen

Skitsér acceleration, konstant arbejde, deceleration og dvælning, med procesbelastningen nedenunder. På en blander, der kan indeholde bundfældet materiale i starten; på et indekseringsbord, den indlæste armatur. En ventilator har brug for sin modstand, når hastigheden ændres. Beregningen her bruger bevidst en konstant modstand, så inertialdelen kan ses separat.

Marker, hvor uret starter og stopper. Et ventilkommando-tidsstempel inkluderer en responsforsinkelse, som timing i første bevægelse udelader. Slutningen kan være første ankomst ved målomdrejningstal eller afvikling inden for den påkrævede tolerance. Anvend den valgte definition på kravet, tilbuddet og testregistreringen.

Inertiligningen bruger akslens faktiske hastighedsændring. Den beordrede profil skal stadig passere gennem ventilen, oliekredsløbet og belastningen, før den bliver i bevægelse. Trykopbygning, compliance og flowlevering kan omforme den. Bevar hastighedssporet, når du kontrollerer en eksisterende maskine; udskiftning af den med controllerindstillingen kasserer en del af beviserne.

Hvis et eksisterende drev kører med den korrekte hastighed, men starter for langsomt, skal du bevare dets startspor, før du vælger en erstatning. BLINCE'er Vejledning til beregning af motormoment dækker forholdet mellem tryk og drejningsmoment. Den ekstra opgave her er at fastlægge det drejningsmoment, der kræves af hastighedsændringen.

Etabler inerti ved motorakslen

Et inertital kræver en rotationsakse og enheden kg·m². En note, der siger '30 kg rotor' er ufuldstændig: at flytte denne masse længere fra aksen ændrer det drejningsmoment, der er nødvendigt for at accelerere den. Akselmomentet er en separat størrelse, udtrykt i N·m.

For en geometri sammenligning, tag to hypotetiske 30 kg dele med en 0,20 m ydre radius:

Ringen i denne sammenligning har det dobbelte af accelerationskravet, selvom de to dele har samme masse. Vælg en geometri, der repræsenterer den faktiske del, før du bruger begge forhold.

Bevar CAD-styklisten, tæthederne og aksen med et resultat af monteringsinerti. Kontroller, om det inkluderer nav, fælge, klinger, værktøj og transporteret materiale. Et tal for den blottede rotor efterlader enhver tilføjet kobling eller fikstur, der skal tages højde for.

De aksespecifikke cylinderillustrationer i Oriental Motors dimensioneringsreference er nyttige til dette mekaniske trin. Referencen adskiller også belastningsmoment fra accelerationsmoment. Dens elektriske motorværdier forbliver uden for det hydrauliske valg.

Usikkerhed i materialebelastning hører også med i beregningen. En rotor med en delvis fyldt beholder eller et udskifteligt værktøj kan have flere troværdige inertitilfælde. Angiv de letteste og tungeste tilsigtede konfigurationer med deres procesbelastninger. En motor valgt fra det tomme armatur kan opfylde idriftsættelsestest og derefter undlade at accelerere den normale produktionsbelastning.

Arbejd gennem en acceleration på et sekund

For det vigtigste hypotetiske eksempel, antag et direkte drev med:

Denne 0,60 kg·m² er en antaget total for hoveddreveksemplet. Den tidligere disk var en separat geometrisk illustration og tilføjes ikke igen.

Beregningen bruger radianer til vinkelbevægelse. Hver række føder den næste:

Relationerne er angivet i SI-form i Tokyo Keikis hydrauliske formler, Bilag 1-5 . Denne beregning bruger masseinerti i kg·m² hele vejen igennem. Konvertering af en svinghjulseffektværdi fra en anden konvention ville kræve dens definition og enheder først.

Beregningen har ingen tilføjet designmargin. Dens åbne elementer er brudmodstand, belastningsusikkerhed, den faktiske rampeform og komponentgrænser. Identificer dem ved siden af ​​resultatet. En uforklarlig procentdel kan ikke fortælle en anmelder, hvilken manglende tilstand den var beregnet til at dække.

Se, hvad ændring af rampetiden køber

Brug den samme inerti, målomdrejningstal og konstant modstand til at sammenligne fire mulige lineære starter:

En længere rampe kan gøre den eksisterende forskydning til en mere plausibel kandidat. Omkostningerne er tid i maskinens cyklus, og muligvis mere procesarbejde, mens akslen accelererer. Produktionskravet afgør, om den handel er acceptabel. Forlængelse af en rampe er ikke tilgængelig, når en anden maskinfunktion afhænger af at nå hastigheden inden for et fast interval.

Hold bordets lige fartrampe knyttet til resultaterne. En S-formet profil omfordeler accelerationen inden for den tilgængelige tid, og dens top kan være større end det endepunktsbaserede gennemsnit. For den profil skal du bruge dens maksimale acceleration i J × acceleration, når du kontrollerer det maksimale inertimoment.

Der er også en timingfælde i en kommando på et sekund. I en separat hypotetisk kurve indeholder de første 0,3 s ingen skaftbevægelse; acceleration optager de resterende 0,7 s. Inertiberegningen bliver 0,60 × 157,08/0,7 , hvilket giver 134,64 N·m før procesmodstand. At tælle den stationære forsinkelse som bevægelsestid ville have givet det lavere resultat på 94,25 N·m.

En optager, der kun viser nogle få punkter gennem rampen, kan finde det endelige omdrejningstal, men efterlade den stejleste del uafklaret. Angiv sensoren og registreringsresponsen med sporet. Antallet af cifre på et hastighedsdisplay giver ingen manglende tidshistorik. Hvis der ikke findes et passende spor, behold den lineære antagelse som et skøn.

Konverter akselbehovet til brugbar trykforskel

For en foreløbig motorberegning i metriske enheder:

T-aksel ≈ D × Δp × ηhm ÷ 62,83

Enhederne for denne version er N·m for drejningsmoment, cm³/omdrejninger for forskydning og bar for den målte indløb-minus-udløbstrykforskel. Indtast ηhm som en brøk. For at beregne tryk skal du bruge Δp ≈ 62,83 × Tshaft/(D × ηhm) ​​. Konverteringen til søjle er inkluderet i 62,83; de Tokyo Keiki-reference præsenterer det tilsvarende forhold ved hjælp af SI-trykenheder.

For en antaget 40 cm³/omdrejningsmotor ved ηhm = 0,90 er trykskærmen under. Disse antagelser er ikke en BLINCE-modelspecifikation.

Antag, at et kredsløb kun har 200 bar brugbar trykforskel til rådighed over motoren. I denne forenklede model har halvsekundsmålet brug for mere, end det udbud kan give. Et tryk på 400 bar på en udskiftning ville ikke skabe det manglende kredsløbstryk. Sagen på et sekund rydder denne bestemte aritmetiske skærm, men skal stadig gennemgå den faktiske momentkurve, vurderinger og andre udelukkelser.

Brugbar motor Δp ​​måles mellem dens arbejdsporte under samme hændelse. Pumpetrykket kan omfatte tab før indløbet, og trykket ved udløbet optager en del af den tilgængelige forskel. Hold kassetrykket som sin egen begrænsning under den valgte motors dokumentation. Træk det ikke en anden gang fra en målt indløb-minus-udløbsværdi som en generisk korrektion.

En effektivitetsantagelse er især usikker nær begyndelsen af ​​bevægelse. Danfoss' generelle orbital-motorreference adskiller minimum startmoment fra køremoment og forklarer ændringen, efterhånden som smørefilmen bliver etableret. Brug en startmomentværdi eller -kurve for kandidaten, hvor udbrud er afgørende, i stedet for at føre en antagelse om køreeffektivitet ned til nul hastighed. Danfoss General Orbital Motors, december 2021, side 14-15.

Kontroller flow og spidseffekt på samme driftspunkt

Strømningsendepunktet i dette eksempel er ca. 65,22 l/min . Den kommer fra Q ≈ D × n ÷ (1.000 × ηv) med en antaget 40 cm³/omdrejning, 1.500 rpm og volumetrisk effektivitet ηv = 0,92. Q er i L/min. Hold det endelige flow ved siden af ​​hver rampes trykkrav på forsyningsarket.

Begge ramper slutter ved det flow under forudsætningen. Sammenlign pumpens leverede flow ved accelerationstrykket sammen med drivkraften og kontrolresponsen. Et nominelt tal på 65 l/min uden dens tryktilstand efterlader denne sammenligning ufærdig.

For den samme ideelle model giver integration af flow over starten en anden nyttig forsyningsmængde. Antag, at ηv forbliver konstant, når hastigheden stiger lineært fra nul. Gennemsnitsflowet er da 65,22/2 = 32,61 L/min: cirka 0,543 L gennem motoren på et sekund eller 2,174 L på fire sekunder. Forbigående fyldning er udelukket. De ekstra omdrejninger i den længere start står for dens større volumen. Send flowendepunktet og varigheden sammen, når du gennemgår, hvad forsyningen skal levere.

Lige før den ideelle et-sekunds rampe slutter, skal eksemplet stadig bruge 102,25 N·m ved 1.500 rpm. Strømtjekket på det tidspunkt er:

Primærmotoren leverer også pumpe- og opstrømstab, som ligger uden for disse arbejdsportberegninger.

For den fire sekunder lange rampe falder den tilsvarende akseleffekt til omkring 4,96 kW. Efter begge ramper er de antagne 8 N·m ved 1.500 rpm kun ca. 1,26 kW proceseffekt. At vælge en drivkraft udelukkende fra det konstante output ville gå glip af eksemplets accelerationstoppe. Et nominelt konstant output siger også lidt om forsyningens tilladte korttidsoverbelastningsrespons.

Flowudtrykket beskriver de omdrejninger og lækage, der er inkluderet i dens forudsatte effektivitet. En reel tryktransient involverer også væskekompression, slangeudvidelse, ventilrespons og forsyningsdynamik. Brug ikke den simple flowrampe som en komplet transient simulering. Beregningen identificerer et behov for kredsløbsgennemgangen; den målte respons fastslår, hvordan den samlede maskine møder den.

En længere rampe kan reducere spidsbelastning uden at reducere det samlede arbejde

Ved eksemplets målhastighed, ½Jω² = 0,5 x 0,60 x 157,08² giver omkring 7.402 J (7,40 kJ) lagret i rotation. Valget af rampetid har ikke ændret sig hverken J eller den endelige ω, så denne endepunktsenergi er uændret.

Den antagne modstand på 8 N·m bruger også arbejde, når akslen drejer. En lineær rampe bevæger sig gennem ½ωfinal × t: cirka 78,54 rad på et sekund eller 314,16 rad på fire sekunder. Multiplikation med 8 N·m giver procesarbejde på henholdsvis ca. 628 J og 2.513 J.

Fire-sekunders muligheden køber derfor en lavere peak, mens akslen laver flere drejninger mod den forudsatte modstand. En energibesparende påstand ville kræve en fuld cyklussammenligning, inklusive produktionsoutput, dvæle, pumpekontrol og tab. Lavere spidstryk alene etablerer ikke den besparelse.

For en hastighedsafhængig belastning, såsom en blæser, skal arbejdsberegningen bruge det gældende drejningsmoment-versus-hastighedsforhold gennem rampen. En stabil aflæsning ved målomdrejningstal giver kun ét point. Bevar et identificeret estimat for resten, indtil passende procesdata er tilgængelige.

Produktionssammenligningen kræver også det output, der leveres under rampen. En længere start kan efterlade færre sekunder ved fuld hastighed i en fast cyklus. At hæve det endelige omdrejningstal for at genvinde dette output ville ændre flowets slutpunkt og lagret energi.

Afspejle inerti korrekt, når du tilføjer en gearkasse

Brug i = motorhastighed ÷ belastningshastighed . Så det ideelle stive-drev forhold Jreflected = Jload ÷ i² giver udgangslastens bidrag ved motorakslen. Tilføj de relevante roterende dele på indgangssiden ved den referenceaksel.

I et separat ideelt tilfælde, 0,60 kg·m² ved en 4:1 reduktion bidrager outputtet med 0,60/16 = 0,0375 kg·m² ved motoren. Indgange til motor, indgangskobling og gearkasse skal tilføjes; tab er udelukket.

Motoren kører også fire gange hurtigere end outputtet i det forhold. En 1.500 rpm output ville kræve 6.000 motor rpm. Reduktionen kan sænke det belastningsrelaterede drejningsmoment ved motoren, mens der skabes et hastighedskrav uden for en kandidats område. BLINCE'er Vejledning til valg af hydraulisk motor med høj hastighed adresserer de resulterende motor-, flow- og installationstjek.

Inkluder effektivitet og transient-duty data i gearkasseforespørgslen. Vendninger involverer dets tilbageslag, og gentagne starter involverer mere end konstant transmission. Monteringstegningen og cyklus-pligtgennemgangen er begge nødvendige, før reduktionen bliver et udvælgelsesresultat.

Relativ oscillation mellem motor og belastning kræver en mekanisk responsgennemgang af den fleksible aksel eller kobling. Vedhæft eventuelle observerede overskridelser til problembeskrivelsen. Et større momentantal løser ikke begrænsningerne for en model med stiv drevet i den situation.

Redegør for stop såvel som start

Stoppet begynder med eksemplets 7,40 kJ stadig i den roterende samling. Identificer, hvor det vil gå: procesmodstand, en bremse, det hydrauliske kredsløb eller et konstrueret genvindingsarrangement. Ventilkommandoen alene tildeler ikke disse andele eller definerer, hvor hurtigt akslen stopper.

Et separat ideelt to-sekunders lineært stop giver 0,60 × 157,08 ÷ 2 = 47,12 N·m af inertiel decelerationsmoment. Modstand fra processen kan hjælpe med at give den. En belastning, der driver akslen, kan i stedet tilføre energi. Fastlæg denne belastningsretning, før du tildeler det nødvendige drejningsmoment til en bremse eller til hydraulisk bremsning.

Hvis en vej absorberer de antagne 7,40 kJ på to sekunder, er dens hændelsesgennemsnit 7,40/2 = 3,70 kW. Med det ideelle konstante bremsemoment falder absorptionen, når hastigheden falder, og starter over dette gennemsnit. Giv komponentleverandøren formen på arrangementet og dets gentagelser samt temperaturbetingelserne for gennemgangen.

For den hydrauliske del, Danfoss' reference til General Orbital Motors, side 20–22 , behandler bremsemotoren som en pumpe og diskuterer genopfyldning til belastninger med høj inerti. Dens motordrift og pumpeeffektivitetsforhold er forskellige. Den tidligere trykskærm kan ikke genbruges uændret som en beregning af bremseventilindstilling.

Holdning efter stop er et andet krav. Intern lækage kan tillade bevægelse, og en holdebremse har sit eget formål og karakter. Anskaf maskinens godkendte stop- og holdearrangement, herunder følgerne af forsyningstab. Beregningerne i denne artikel giver mekaniske input til den anmeldelse; de giver ikke tilladelse til at lukke porte til at stoppe en roterende belastning eller justere en bremsekontrolventil.

Læg gentagne hændelser ind i pligtgennemgangen

En kort rampe kan forekomme mange gange i timen. Giv leverandøren begivenhedens varighed, antallet af begivenheder og resten af ​​cyklussen, i stedet for at mærke hele pligten 'intermitterende.'

For et illustrativt timebudget skal du antage 360 ​​identiske punktummer uden gendannelse og allokere al den lagrede energi til dissipation i drevet:

Hold denne tildeling adskilt fra pumpe, motor, ventil og andre driftstab. Den del, der når olien, skal også etableres, før den hydrauliske varmebalance er færdig. Bring to-sekunders 3,70 kW hændelsesgennemsnittet til komponenttjenestegennemgangen, inklusive dets peak og gentagelser; føre de timelige 0,74 kW til energibalancen.

Med variabel forskydning, vedhæft dens tidsplan til hastighedsprofilen. Hver forskydning ændrer både det opnåede drejningsmoment pr. bar og det nødvendige flow pr. omdrejning. Medtag kontrolmuligheden, forskydningsgrænser og overgangsbetingelser i forslaget. Det faste 40 cm³/omdrejningseksempel indeholder ingen skiftsekvens at vurdere.

For en delt forsyning skal du identificere den anden funktion, der kommanderes under opstart, og det flow, den modtager. En test, der kun er motorisk, kan efterlade det samtidige krav fraværende. Send pumpe- og styringsbeskrivelsen sammen med hændelsesjournalen, så et load-sensing, trykbegrænset eller fast flow arrangement vurderes som monteret.

Sammenlign kandidaten med hele rampen

En kandidatgennemgang skal følge driftspunkterne fra hvile til maksimal hastighed. I begyndelsen skal du kontrollere afbrydelsesmomentet og eventuel bremseudløsning. Under bevægelse, sammenligne tilgængeligt motormoment med proces- og accelerationskrav. Tjek flow- og effektendepunktet tæt på målhastigheden. Undersøg derefter deceleration, eventuel overskridelse og fastholdelse.

BLINCE lister en CMF serie gearmotor og en aksial-stempelmotor kategori , blandt andre motorfamilier. Disse sider etablerer produktruter for forespørgsler. De godkender ikke det antagne eksempel på 40 cm³/omdrejninger eller offentliggør en universel tilladt accelerationstid. Anmod om data for den specifikke tilbudte build, før du behandler et efternavn som et udvælgelsesresultat.

Sammenlign en foreslået større forskydning ved hjælp af dets reviderede flowkrav ved målomdrejningstal. Sammenlign en ny reduktion ved hjælp af dens reviderede motorhastighed. En ændret rampe kræver en produktionscykluskontrol. For en foreslået trykstigning skal du gennemgå det berørte kredsløb samt den tilbudte motorklassificering. Behold disse revisioner i tilbuddet, så dets omfang kan prissættes.

Inkluder akslen og monteringsarrangementet, når du anmoder om spidsbelastningsgennemgang. Et kædehjul eller remskive tilføjer lejekræfter såvel som transmitteret drejningsmoment. En ikke-understøttet belastning kan tilføje mere. Disse hører hjemme på den mekaniske tegning og lastjournal; de er fraværende i J × acceleration.

For en eksisterende maskine, arrangere en godkendt test med en kvalificeret person. Registrer hastighed og begge arbejdsporttryk på samme tidsbase med belastningskonfiguration, olieforhold og relevante flowoplysninger. Vælg instrumentområde, nøjagtighed og respons for rampen. Hold last sikret og personer væk fra roterende dele; brug de godkendte testforbindelser og procedure uden improviseret stall eller åbning af en trykfitting.

Send en bevægelsesprofil med motorforespørgslen

Start forespørgslen med bevægelseskravet: hastigheder, start- og stoptider, inerti og dens referenceaksel, procesmoment og gentagelser. Vedhæft forsyningsbetingelserne og grænsefladetegningen, inklusive et geardrevets forholdskonvention. Revisoren bør være i stand til at gengive belastningsberegningen fra disse input.

Mærk, hvordan hvert input blev opnået. En CAD-inerti kan udelukke værktøj; et drejningsmoment udledt af tryk afhænger af de anvendte motordata; et fartspor har sine målegrænser. Angiv den manglende del af hvert estimat ved siden af ​​det. Det gør den næste anmodning om data specifik.

Det tekniske svar skal navngive motorkonstruktionen og de ydelsesdata, der bruges til at vurdere start, rampe og stop. Den skal identificere dens hastighed/trykdrift og indløbs-/drænforhold sammen med uløste spørgsmål om overløb eller tilbageholdelse. Få en foreslået ændring af forskydning, timing eller levering registreret i dette svar, så de kommercielle tilbud beskriver sammenlignelige pligter.

Send profilen og den relevante tegning gennem BLINCE kontaktside . For det hypotetiske eksempel angiver en nyttig undersøgelse '0,60 kg·m² total motorakselinerti, 0-1.500 rpm, foreslået lineær rampe på et sekund, estimeret 8 N·m modstand,' sammen med de faktiske kredsløbsgrænser. Disse input giver leverandøren en defineret accelerationspligt til at vurdere.

Tlf.: +86 132 4232 1601

✉️ E-mail: sales16@blince.com

Hjemmeside: https://blince.com

Ansvarsfraskrivelse

Denne artikel er en generel ingeniørvejledning. Det endelige valg af komponent bør baseres på maskintegninger, målte hydrauliske data, arbejdsforhold, sikkerhedskrav og bekræftelse fra en kvalificeret hydraulikingeniør eller leverandør.

Blince Hydraulic Team

Blince Hydraulic er en brancheførende virksomhed dedikeret til præcisionsfremstillet væskekraftfremstilling og specialtilpassede hydrauliske løsninger. Bakket op af årtiers dybdegående ekspertise inden for industrimaskiner og tusindvis af succesfulde globale implementeringer, fokuserer vores ingeniørteam udelukkende på højtydende hydraulisk komponentfremstilling, bl.a. specialiserede orbitalmotorer, højtryksrejse driver motor , og robuste retningsreguleringsventiler . Vores produktionsinfrastruktur anvender state-of-the-art multi-akse CNC-bearbejdningssystemer og er fuldt ISO 9001 certificeret for at garantere repeterbar volumetrisk nøjagtighed på tværs af hver enkelt fremstilling.

Vi leverer hurtige, yderst pålidelige og omkostningseffektive hydrauliske løsninger til distributører af tung industri, OEM'er af maskiner og vedligeholdelsespersonale i mere end 150 lande. Uanset om dit aktive projekt kræver et parti af skræddersyede akselprofiler i lille volumen eller en storskalaproduktion af kraftig støbejernsgearpumpe , konfigurerer vi vores fleksible produktionsplaner for at opfylde dine målleveretider med total forudsigelighed af priser. At samarbejde med Blince betyder at sikre maksimal systemeffektivitet, elitematerialekvalitet og kompromisløs professionel væskekraft.

For at lære mere om vores komplette produktprogram, besøg vores officielle hjemmeside: www.blince.com.