Motores hidráulicos en serie frente a paralelo: elección de un circuito de dos motores

En un circuito en serie, el aceite que sale de la salida principal del Motor 1 suministra al Motor 2. La bomba tiene que superar las caídas de presión de ambos motores. En paralelo, un cruce separa el suministro en dos ramas del motor. Agregue sus demandas de flujo al dimensionar la bomba. El par depende de la presión perdida en cada motor; La velocidad del eje depende del flujo que llega a él. Verifique por separado cualquier requisito para igualar velocidades.

Considere las salidas antes de sacar las mangueras. Es posible que dos transportadores separados necesiten controles de velocidad independientes. Una correa compartida restringe sus rodillos, mientras que la dirección requiere un recorrido diferente de las ruedas en una curva. Describe esos movimientos y cualquier necesidad de detener un solo eje. Incluya la desaceleración si una carga en movimiento puede impulsar el motor después de que el operador elimine el comando.

Para una búsqueda inicial de componentes, BLINCE La categoría de motor hidráulico proporciona las direcciones familiares disponibles. La idoneidad en serie aún depende de la configuración seleccionada y su circuito. Ni el apellido ni una fotografía establecen la presión permitida en la salida de un motor.

¿Qué cambia cuando los motores comparten bomba?

Para motores de cilindrada fija en funcionamiento constante, la comparación básica se muestra a continuación. Al circuito real hay que añadir derivaciones, válvulas de control, fugas y pérdidas en las tuberías.

El segundo motor en un circuito en serie recibe aceite presurizado desde la salida del primer motor. Puede producir par porque la presión vuelve a caer a través de sus propias cámaras de trabajo. Por tanto, el primer motor ejerce presión en ambos puertos principales. Su par sigue la diferencia entre esas presiones, en lugar de la lectura en la bomba únicamente.

Las relaciones de desplazamiento básicas utilizadas a continuación son consistentes con Información técnica de General Orbital Motors de Danfoss, páginas 8 y 14-15 . Los ejemplos son cálculos reunidos para esta comparación. No son medidas, clasificaciones BLINCE ni un plano de instalación propuesto.

El flujo y la presión son presupuestos separados

Para un motor ideal, con desplazamiento D en cm³/rev y flujo de entrada Q en L/min:

norte = 1.000 × Q / D

Aquí n es la velocidad del eje en rpm. El par ideal correspondiente T en N·m, utilizando la caída de presión del motor Δp ​​en bar, es:

T = Δp × D / (20 × π)

Resolver la ecuación de par para la presión da Δp = 20 × π × T / D. Para un motor real, tenga en cuenta las fugas en la estimación de flujo y las pérdidas mecánicas en la estimación de par. Las ecuaciones de motorización son Q = D × n / (1.000 × ηv) y Δp = 20 × π × T / (D × ηhm), donde ηv es la eficiencia volumétrica y ηhm es la eficiencia hidráulico-mecánica. Tomar los valores de las curvas del motor seleccionado en el punto que se está calculando. Un porcentaje tomado a otra velocidad o presión puede cambiar el resultado.

La conexión cambia la forma en que estos requisitos individuales llegan a la bomba. En serie, agregue las diferencias de presión requeridas a lo largo de la ruta de flujo principal. Paralelamente, agregue los flujos de rama requeridos. Escriba ambos presupuestos antes de comparar la capacidad de la bomba. La presión máxima y el flujo máximo de una bomba no están disponibles juntos automáticamente a la velocidad y potencia de accionamiento requeridas.

Una comparativa trabajada con los mismos dos motores.

Esta comparación hipotética tiene cuatro entradas:

• Cilindrada del motor 1: 200 cm³/rev.

• Cilindrada del motor 2: 200 cm³/rev.

• Par resistente en el Motor 1: 200 N·m.

• Par resistente en el Motor 2: 100 N·m.

Ninguna carga impulsa su motor externamente. De este primer paso ideal se excluyen arranques, aceleraciones, fugas y pérdidas en válvulas o tuberías.

Para el motor 1, 20 × π × 200/200 equivale a 62,83 bar. Reducir a la mitad el par del motor 2 reduce a la mitad la diferencia de presión requerida, a 31,42 bar. El desplazamiento compartido no ha igualado sus cargas.

Establezca el caudal de la bomba en 40 L/min para la primera comparación. Para paralelo, suponga que un control mantiene los flujos de rama a 20 L/min cada uno y toma en cuenta el exceso de presión en la rama más ligera. Sustituya el flujo de entrada de cada motor por 1000 × Q/200 para obtener las velocidades de la tabla. La división equitativa es una condición de control impuesta; no se ha asignado ninguna precisión compartida a un tee.

Para el resto del ejemplo, utilice un objetivo común de 100 rpm. Por lo tanto, la serie requiere 20 L/min a través del par y el paralelo controlado requiere 40 L/min en total. Las cargas resistentes permanecen en sus valores originales. Esto proporciona una salida común para la comparación de presión y potencia.

La comparación de bombas necesita un punto en la curva: suministro a la presión y velocidad de accionamiento requeridas. Incluya eficiencias y pérdidas de trayectoria para localizarlo. Si la documentación proporciona sólo dos máximos independientes, obtenga los datos de funcionamiento que faltan antes de seleccionar el par de motores.

Leer un circuito en serie como un mapa de presión.

Utilice el mismo par hipotético a 100 rpm. Agregue una presión supuesta de 6 bar entre la salida del segundo motor y el depósito. Para este mapa de presión simplificado, ignore la pérdida en la conexión corta entre motores.

Comenzando en el extremo del depósito, las sumas son 6 + 31,42 = 37,42 bar en la unión y 37,42 + 62,83 = 100,25 bar en la primera entrada. Otros hipotéticos 6 bar en la ruta de control de suministro elevan la descarga de la bomba a 106,25 bar.

En el Motor 1, reste las lecturas de los dos puertos: 100,25 − 37,42 da los 62,83 bar utilizados en el cálculo del par. Usar solo su lectura de entrada exageraría el torque. Mientras tanto, se deben comparar los 37,42 bar en su salida con la presión de salida permitida del edificio seleccionado para esta velocidad y servicio.

Si la carga del Motor 2 aumenta, su caída de presión requerida aumenta. La presión en la salida del Motor 1 aumenta con él y la bomba necesita suministrar el total mayor si se quieren mantener ambos pares. Un medidor en la bomba no puede mostrar cómo se distribuye ese total. Dos lecturas del puerto de trabajo en cada motor proporcionan las diferencias locales necesarias para la evaluación.

Para operación inversa, dibuje un segundo mapa con las flechas invertidas. El motor que anteriormente estaba en el extremo del tanque ahora puede recibir primero el flujo de la bomba. Verifique ambas funciones de los puertos, incluidas las rutas de liberación de frenos, lavado y válvula de retención. Copie los nombres de los puertos de cada dibujo de motor y establezca la rotación del eje desde la dirección de visualización indicada.

La presión de salida y la presión de la caja necesitan sus propios límites.

Vivoil's La guía sobre el uso de sus motores en serie especifica su versión de drenaje externo y una conexión de drenaje de baja presión adecuada. Ese requisito pertenece a la construcción documentada de Vivoil.

Mantenga entradas nominales separadas para la presión de entrada, la presión de salida, la presión diferencial y la presión de la caja o del sello del eje. Registre la duración y las condiciones junto a ellos. El drenaje externo no cambia las clasificaciones del puerto de trabajo. Por ejemplo, se necesita un límite de salida para evaluar los 37,42 bar calculados.

Los diagramas de las páginas 19 y 20 de La información del motor orbital de Danfoss muestra cómo se conectan las diferentes disposiciones internas al sello del eje. En el dibujo de la máquina propuesta, etiquete el retorno de trabajo, el drenaje de la caja y la conexión del freno por separado. Una conexión en T de drenaje en la línea de trabajo intermedia vería la presión de esa línea.

El El documento sobre motores Danfoss L y K Frame, página 13 , condiciona el funcionamiento en serie a los límites del sistema, la carga y la presión de la caja, y requiere asistencia en la aplicación porque la vida útil del rodamiento se ve afectada. Mantenga esas restricciones específicas del modelo adjuntas a la revisión de la configuración.

Rastrea el poder a través del par.

Para el servicio indicado a 100 rpm, la suma de los pares resistentes es 300 N·m. La potencia del eje es:

Peje = (200 + 100) × 2 × π × 100 / 60.000 = 3,14 kW

Los kW hidráulicos se pueden encontrar multiplicando bar por L/min y dividiendo por 600. La entrada en serie ideal es 94,25 × 20 / 600 = 3,14 kW. Suministrar una red paralela de presión constante con 40 L/min a una diferencia entre suministro y retorno de 62,83 bar da 4,19 kW. En ese ejemplo, un acelerador en el ramal más ligero absorbe 31,42 bar a 20 L/min, equivalente a 1,05 kW. Si se elige otra arquitectura de control, sus pérdidas tendrían que calcularse a partir de sus propios recorridos de flujo y presión.

Incluya las pérdidas comunes supuestas de suministro y retorno de 12 bar utilizadas anteriormente. A 20 L/min, esas pérdidas suman 0,40 kW en el ejemplo de la serie. Al total de 40 L/min del circuito en paralelo, los mismos 12 bares supuestos añaden 0,80 kW. La comparación resultante es:

La barra fija de 12 es una ilustración. Utilice la curva de pérdida real de cada manguera, accesorio y enfriador para realizar la selección. Vuelva a verificar las rutas en el flujo que llevaría cada opción, incluido el efecto de la eficiencia del motor y la bomba en la entrada del variador. La duración de cada estado de servicio es necesaria para convertir la estimación de pérdidas en una evaluación del calor.

Es posible que aún se requiera la opción paralela para un ajuste independiente o recuperación de fallas. Sus controles deben evaluarse en relación con ese trabajo. Incluya períodos con un motor descargado o detenido; pueden ocupar mucho más turno que el trabajo simultáneo más pesado. La cifra anterior de pérdida de rama de 1,05 kW se aplica únicamente al ejemplo de limitación indicado.

Por qué un flujo igual no garantiza un movimiento igual

Compare dos desplazamientos ideales hipotéticos:

La plomería en serie preserva la relación de desplazamiento. La misma velocidad en paralelo requiere diferentes flujos de rama, como se muestra arriba.

Para la última fila, las demandas de entrada ideales se dividieron por un ηv supuesto de 0,92. La demanda de entrada total llega a ser 48,91 L/min. La igualdad de eficiencias supuestas preserva la relación. Una consulta de divisor real necesita las curvas en la condición y presión del aceite relevantes; Los dos motores pueden tener fugas diferentes allí.

La ruta de las fugas cambia el equilibrio del flujo en serie. Para un ejemplo separado, asigne 20 L/min a la entrada del Motor 1 y 0,6 L/min a su drenaje externo. Sin otras ramas, a la salida principal le quedan 19,4 L/min, una reducción del 3%. Las fugas que llegan a la salida de trabajo permanecen en ese suministro aguas abajo. Dibuje su destino antes de restarlo, para que el petróleo no se cuente dos veces como pérdida externa.

Verifique el diámetro del rodillo y las rpm del eje. Tome dos rodillos hipotéticos de 100 y 102 mm en sus superficies efectivas. A 100 rpm, la circunferencia multiplicada por rpm da 31,42 y 32,04 m/min. Dejándolos libres de acoplamiento mecánico y el recorrido relativo alcanzaría unos 3,14 m en cinco minutos. La diferencia calculada es de 0,63 m/min en las superficies. Un cinturón compartido impide esa libre acumulación; Las fuerzas, el deslizamiento o la velocidad real deben cambiar para adaptarse a la restricción.

Nombra la cantidad controlada en la tolerancia. La velocidad de la superficie del rodillo, las rpm del eje y la posición angular pueden requerir diferentes correcciones. Incluya el intervalo y los cambios de carga. Un proceso que acepta una variación de velocidad del 5% le da al diseñador un espacio que una relación angular fija en arranques repetidos no le da.

Elija el control de rama en torno al movimiento requerido

Una conexión en paralelo no controlada es apropiada sólo cuando su comportamiento de flujo real es aceptable. Si una rama ofrece una ruta de flujo más fácil, la asignación puede cambiar a medida que cambia la carga. Longitudes de manguera iguales o desplazamientos nominales del motor coincidentes no establecen una división controlada. Identifique qué dispositivo establece el flujo de cada rama en el rango de operación.

Los consejos técnicos sobre divisores de flujo de Sun Hydraulics, páginas 1 y 2 , distinguen la división en una dirección de la división y combinación para tareas de motor bidireccional. También advierten que la operación por debajo del rango de flujo especificado puede perder la división deseada y que las salidas acopladas mecánicamente necesitan atención a la cavitación, el bloqueo y la intensificación de la presión. Estas características pertenecen al dispositivo y circuito seleccionado; una etiqueta que dice '50:50' no describe todos los estados.

Tres requisitos operativos conducen a diferentes controles de control:

Una cadena en serie simple une las rutas de flujo principales. Detener un eje puede restringir el otro a menos que se proporcione una derivación diseñada u otra ruta operativa. Agregue el bypass al esquema y rastree el flujo restante del motor con él abierto, cerrado y cambiando de estado. Esos tres bocetos exponen cualquier cambio en presión o velocidad que introduce el camino adicional.

Incluya engranajes, cadenas, la correa compartida y cualquier contacto intermitente en el dibujo enviado para selección de control. Una conexión rígida impone el movimiento del eje y puede transferir torque entre salidas. El contacto a través de una correa o el suelo puede imponer una restricción diferente mientras la máquina funciona. Marque cuándo se aplica cada restricción para que la relación de flujo propuesta pueda compararse con el movimiento mecánico.

Incluir estados estancados, de inicio y de parada.

Marque un eje bloqueado en una copia del esquema. En otro, apague una unidad; en un tercero, invierta el comando con los ejes aún en movimiento. Trace los desvíos y los caminos de relieve locales en cada copia. Los datos de ejecución normal dejan esos eventos abiertos para su revisión.

Para series, compare la demanda de carga combinada con la presión disponible. Una vez que esa demanda excede la capacidad de suministro, el cálculo ya no admite ambos puntos operativos solicitados. Utilice las rutas reales de fuga y válvula para investigar el movimiento resultante. Verifique el componente instalado y los límites de la unidad antes de considerar cualquier cambio en la configuración de alivio.

Para paralelo, trace el control de rama montado con un eje bloqueado y sin carga. Incluir flujo inverso. Un control de prioridad asigna intencionalmente el suministro de manera diferente a un divisor de proporciones iguales. Las válvulas independientes introducen sus propios estados comandados. La revisión necesita la información del fabricante sobre el dispositivo real y la posición de la válvula.

Agregue par de arranque para un reinicio con carga. Un freno instalado necesita marcar su evento de liberación en la secuencia, con la presión disponible en ese evento. Utilice los datos de arranque del motor para esta verificación. Las cifras de eficiencia de carrera en el ejemplo resuelto dejan sin probar el rendimiento de ruptura.

Durante una parada, una carga giratoria puede seguir impulsando aceite a través del motor. Marque esa dirección de bombeo en el croquis del estado de parada. Haga que el revisor del circuito identifique sus rutas de reabastecimiento y limitación de presión, incluidos los conductos que una válvula puede aislar del alivio de la bomba. La protección de esta energía almacenada debe seleccionarse por separado del cálculo de motorización normal.

Para una revisión inicial del estado, una hoja de trabajo breve es más útil que una única cifra de presión máxima:

Reemplazo de un motor en un par existente

Mantenga el sufijo completo del motor existente al comparar reemplazos. Junto al dibujo de la brida y el eje, compare el desplazamiento, las funciones de los puertos, la clasificación de salida, la disposición del drenaje y las curvas relevantes. El segundo motor y sus controles forman parte de esa comparación porque el reemplazo cambia un miembro de un par de trabajo.

Para un par de reemplazos nominalmente iguales, compare las entradas de la curva para el flujo de entrada a la velocidad y el par requeridos. Mantenga la condición del aceite adjunta a esas entradas. Agregue la relación del divisor instalado, el rango de flujo y la capacidad de dirección. Esa comparación puede revelar un punto operativo faltante incluso cuando el desplazamiento del titular coincide.

Registre el circuito tal como lo encontró antes de realizar el pedido. Fotografíe ambas etiquetas de modelo, trace la línea de interconexión principal, identifique cada drenaje de caja y marque cualquier conjunto de derivación o puerto cruzado. Una segunda manguera pequeña puede ser una conexión de descarga o liberación de frenos, así que identifíquela en el dibujo del motor. Preservar las etiquetas de los puertos originales en el registro; nombres informales como 'manguera de retorno' pueden significar diferentes presiones en el funcionamiento en serie.

BLINCE La gama de motores orbitales se puede utilizar para iniciar una consulta de configuración. Una familia o desplazamiento comparable es candidato a revisión. El dibujo seleccionado, los límites operativos y la comparación de la interfaz aún son necesarios antes de considerarlo un reemplazo para cualquiera de los motores de un par existente.

Qué enviar con una consulta de dos motores

Una consulta útil comienza con el circuito marcado y una descripción de las salidas. Para una máquina de rodillos hipotética, eso podría decir: 'Objetivo de 100 rpm en ambos rodillos. Cualquier rodillo debe poder detenerse por sí solo. Una correa común los conecta mientras están cargados'. Los dos últimos requisitos deben conciliarse en el diseño del control, por lo que debe incluir cuándo está activada la correa y qué estados de parada están permitidos.

Para la selección de componentes, adjunte:

• Identificación: tanto etiquetas de motor como códigos propuestos completos.

• Servicio: el par y las rpm requeridas en cada eje.

• Suministro: caudal de la bomba a la velocidad de accionamiento prevista y presión disponible.

Para equipos existentes, coloque la ubicación y las condiciones del puerto al lado del valor de prueba. Registre la posición de la válvula, las rpm del eje y la temperatura del aceite con la presión para que el revisor pueda ubicar ese punto de operación en la curva del motor.

Agregue la velocidad permitida o el error de posición durante un intervalo establecido. Marque el servicio de avance y retroceso, las cargas de conducción externas y la respuesta requerida después de una pérdida. Un croquis de la ruta de drenaje y las hojas de límites del motor disponibles pueden completar el paquete técnico. Las consultas de reemplazo también necesitan los planos de interfaz antiguos y propuestos, con las dimensiones y funciones del puerto identificadas.

Haga que un técnico calificado tome las lecturas del puerto de trabajo y del drenaje de la caja a través de los puntos de prueba designados. Siga el procedimiento aprobado para la máquina, asegure su carga y utilice instrumentos aptos para el circuito. Abrir una línea hidráulica energizada no es seguro; Mantenga las líneas cerradas durante toda la prueba.

Envíe el circuito de dos motores marcado a BLINCE con una solicitud de plano y hoja de límites del motor candidato. Solicite confirmación de los límites de presión de salida y de caja y el servicio en serie o paralelo permitido. Registre cualquier punto de operación o estado de la válvula que aún necesite revisión antes de liberar la orden del motor.

Teléfono: +86 132 4232 1601

✉️ Correo electrónico: sales16@blince.com

Sitio web: https://blince.com

Descargo de responsabilidad

Este artículo es una guía de ingeniería general. La selección final de componentes debe basarse en los dibujos de la máquina, los datos hidráulicos medidos, las condiciones de trabajo, los requisitos de seguridad y la confirmación de un ingeniero o proveedor hidráulico calificado.

Equipo Hidráulico Blince

Blince Hydraulic es una empresa líder en la industria dedicada a la fabricación de energía hidráulica con ingeniería de precisión y soluciones hidráulicas personalizadas. Respaldado por décadas de profunda experiencia en el campo de maquinaria industrial y miles de implementaciones globales exitosas, nuestro equipo de ingeniería se enfoca completamente en la fabricación de componentes hidráulicos de alto rendimiento, incluidos motores orbitales especializados, motor de accionamiento de desplazamiento de alta presión , y válvulas de control direccional robustas . Nuestra infraestructura de producción utiliza sistemas de mecanizado CNC multieje de última generación y cuenta con la certificación ISO 9001 para garantizar una precisión volumétrica repetible en cada ejecución de fabricación.

Brindamos soluciones hidráulicas rápidas, altamente confiables y rentables a distribuidores de la industria pesada, fabricantes de equipos originales de maquinaria y equipos de mantenimiento en más de 150 países. Ya sea que su proyecto activo requiera un lote pequeño de perfiles de eje personalizados o una producción a gran escala de Bomba de engranajes de hierro fundido para servicio pesado , configuramos nuestros programas de producción flexibles para cumplir con sus plazos de entrega objetivo con total previsibilidad de precios. Asociarse con Blince significa garantizar la máxima eficiencia del sistema, una calidad de material de élite y una profesionalidad sin concesiones en materia de energía hidráulica.

Para obtener más información sobre nuestra línea completa de productos, visite nuestro sitio web oficial: www.blince.com.