Hüdraulikamootorite mõistmine: tüübid, tööpõhimõtted ja tööstuslikud rakendused

Sissejuhatus

Olgu selleks Texases kaeviku kaevav miniekskavaator, Queenslandi nisupõldudel veerev kombain või Põhjamere kohal lasti õõtsuv avamerekraana – kõiki neid masinaid ühendab üks asi: nad toetuvad hüdromootorid , et muuta vedeliku võimsus täpseks mehaaniliseks pöörlemiseks.

Hoolimata nende kesksest rollist kaasaegsetes masinates, mõistetakse hüdromootoreid sageli valesti või aetakse neid segamini hüdropumpadega. Selles juhendis kirjeldatakse täpselt, mis on hüdromootor, kuidas see töötab, peamised tänapäeval saadaolevad tüübid ja mida ehitus-, põllumajandus-, kaevandus- ja meretööstuse insenerid peavad selle valimisel teadma.

1. Mis on hüdromootor?

Hüdraulikamootor on mehaaniline ajam , mis muudab hüdraulilise rõhu ja voolu väljundvõllil pöördemomendiks ja pöörlemiskiiruseks. See on hüdraulilise ajamisüsteemi 'väljundi pool': pump survestab vedelikku, juhtventiilid juhivad seda ja mootor muudab selle energia võlli pidevaks pöörlemiseks, et teha kasulikku tööd.

Hüdraulikamootorite peamised eelised

2. Kuidas hüdrauliline mootor töötab?

Tööpõhimõte järgib Pascali seadust: suletud vedelikule avaldatav rõhk edastatakse kõigis suundades võrdselt. Hüdraulikamootoris siseneb pumba kõrgsurveõli sisselaskeavasse ja mõjutab sisemist pöörlevat elementi – luues rõhuerinevuse, mis tekitab pöördemomenti. Madala rõhuga tagasivooluõli väljub läbi väljalaskeava ja voolab tagasi reservuaari.

Peamised jõudlusparameetrid

3. Hüdraulikamootorite kuus peamist tüüpi

3.1 Hüdrauliline orbitaalmootor (gerotor / tsükloidmootor)

Orbitaalmootor , mida nimetatakse ka gerotoriks või tsükloidmootoriks, kasutab trohhoidkõvera alusel sobivat sisemist rootorit ja välimist rõngast. Kõrgsurveõli sisenemisel tiirleb rootor hammasratta sees, andes väikese kiiruse ja suure pöördemomendiga väljundi väga kompaktsest pakendist. See on üks enim kasutatavaid mootoritüüpe maailmas.

Geroleri käigukomplekti kujundus — kasutatud OMT-315 seeria orbitaalhüdrauliline mootor – kohandab ketta jaotusvoolu usaldusväärseks kõrgsurvetööks ja toetab mitut võlli ja pordi konfiguratsiooni, et need sobiksid erinevate masinaliidestega.

Tüüpilised tööparameetrid:

• Töömahu vahemik: 50–1000 cc/pööre

• Nimirõhk: 10–25 MPa

• Kiiruste vahemik: 10-900 p/min

Levinud kasutusalad: põllulaoturid, kombaini heedrid, metsamultšerid, tööstuslikud ventilaatorid, vintsid, konveieriajamid

3.2 Hüdrauliline radiaalkolbmootor (LSHT)

Radiaalkolbmootoris on mitu kolvi paigutatud radiaalselt ümber keskse väntvõlli või nukkrõnga. Hüdrauliline rõhk surub iga kolvi järjestikku väljapoole, pöörates nukki. Tulemuseks on äärmiselt suur pöördemoment väga madalatel pööretel – mõnel mudelil isegi 1–5 p/min – ilma reduktorit kasutamata. See teeb neist lõpliku väikese kiirusega suure pöördemomendi (LSHT) lahenduse.

The IAM-seeria radiaalkolbmootor on spetsiaalselt konstrueeritud pöörde-, vintsi-, kaevandus-, mere- ja tööstuslike otseajamisüsteemide jaoks, kus töökindlus, sujuv madalal kiirusel liikumine ja pikk kasutusiga on vaieldamatud.

LD-seeria (LD1 kuni LD70) hõlmab laia nihke ja pöördemomendi spektrit, kõik on valmistatud kvaliteetsest malmist ja sertifitseeritud vastavalt ISO 9001:2015, CE, FSC ja SGS standarditele. The LD-seeria väikese kiirusega suure pöördemomendiga radiaalkolbmootorite valik – kompaktsest LD1-st kuni raskeveokite LD70-ni – talub nimirõhku 16–25 MPa tipprõhuga kuni 35 MPa.

Tüüpilised tööparameetrid:

• Töömahu vahemik: 160–6000+ cc/pööre

• Nimirõhk: 16–25 MPa

• Kiiruste vahemik: 1–300 p/min (stabiilne madal kiirus < 20–30 p/min)

Levinud rakendused: tunneli puurimismasinad (TBM), raskeveokite vintsid, laevateki masinad, survevalumasinad, palgihaaratsid, kaevandustrumli ajamid

3.3 Hüdrauliline aksiaalkolbmootor

Aastal an aksiaalne kolbmootor , kolvid on paigutatud paralleelselt (või fikseeritud nurga all) väljundvõlliga. Kuna kõrgsurveõli mõjutab iga kolvi, surub see vastu nurga all olevat pöördeplaati (shashplate disain) või painutatud teljega silindriplokki (painutatud teljega konstruktsioon), muutes kolvi lineaarse jõu võlli pöörlemiseks. See tüüp saavutab kõigi hüdromootorite kõrgeima üldise efektiivsuse – tavaliselt üle 92–95% – ja sobib hästi suure kiirusega kõrgsurveahelatesse.

Muutuva töömahuga aksiaalsed kolbmootorid võimaldavad nihkenurga dünaamilist reguleerimist, võimaldades süsteemil automaatselt lülituda suure pöördemomendi/madala kiirusega ja väikese pöördemomendi/kiire režiimi vahel – see on moodsate hüdrostaatilise jõuülekande (HST) süsteemide alus, mida leidub Euroopa, Põhja-Ameerika ja Aasia tootjate põllumajandustraktorites.

Levinud rakendused: hüdrostaatilised ajamid traktorites ja kombainides, hüdraulilised pressid, tuuleturbiini kalde reguleerimine, suure kiirusega tööpinkide ajamid, suletud ahelaga ülekandesüsteemid

3.4 Hüdrauliline reduktormootor

Reduktormootor on lihtsaim hüdromootori konstruktsioon: kaks välist (või sisemist) hammasratast haakuvad täppiskorpuse sees. Kõrgsurveõli siseneb ühelt poolt, sunnib hammasrattaid pöörlema ​​ja väljub madala rõhu poolelt. Selle disaini eelised – madal hind, saastunud õli taluvus, suured võlli kiirused ja lihtne hooldus – muudavad selle kesksurve abiahelate jaoks populaarseks valikuks kogu maailmas.

Alumiiniumist korpus hüdrauliline reduktormootor pakub kompaktset ja kerget valikut, mida kasutatakse laialdaselt põllumajanduspritside, jahutusventilaatori ahelate ja tööstuslike konveierisüsteemide puhul, samas kui malmist G-seeria ja GM5-seeria käigukastiga hüdromootorid on konstrueeritud liikuvate masinate ja tööstusseadmete kõrgema rõhu ja nõudlikumate töötsüklite jaoks.

Tüüpilised tööparameetrid:

• Töömahu vahemik: 1–250 cc/pööre

• Nimirõhk: kuni 25 MPa

• Kiiruste vahemik: 200-4000 p/min

Levinud rakendused: jahutusventilaatori ajamid, roolivõimendi, tiguajamid, segistitrumlid, konveierimootorid, hüdraulilised jõuallikad

3.5 Hüdrauliline reisimootor

The hüdrauliline sõidumootor on selleks otstarbeks ehitatud integreeritud ajam, mis ühendab orbitaal- või aksiaalkolbmootori planetaarreduktoriga ja vedruga hüdrauliliselt vabastatud seisupiduriga – kõik ühes polt-kinnitusega komplektis. See integratsioon välistab vajaduse väliste ajamikomponentide järele ja muudab sõidumootori roomik- ja ratastega masinate ühendamiseks-ja-mängi-ajamimooduliks.

Paljud reisimootorid pakuvad kahekäigulist ümberlülitamist : suure nihkega (madal kiirusel) on kaevamisel, ronimisel või lükkamisel maksimaalne veotiisli tõmme; väikese nihke korral (suurel kiirusel) suudab masin töökohal kiiremini liikuda. The MSE-seeria ja MS-seeria hüdrosõidumootorid – sertifitseeritud ISO 9001:2015, CE ja SGS järgi – on mõeldud otsevedudeks rataste ja roomikute jaoks kompaktsetes kuni keskmise koormusega ekskavaatorites, roomikkandurites ja tõstukites.

Levinud kasutusalad: mini- ja kompaktekskavaatorid (1–10 tonni), roomikkallurid, roomiktõstukid, põlluharvesterid, maa-alused kaevandussõidukid

3.6 Integreeritud piduriga hüdrauliline mootor

Standardse orbitaalmootori spetsiaalne areng Piduriga hüdrauliline orbiidimootor integreerib mootori korpusesse vedruga piduri. Hüdraulilise rõhu vabastamisel rakendub pidur automaatselt, lukustades väljundvõlli ja takistades koorma tahtmatut liikumist – see on vintside, rippuvate koormate ja pöördseadmete jaoks kriitiline turvaelement.

The Täiustatud Geroleri käigukomplektiga BMRS/OMRS-seeria orbiidimootoril on töö ajal automaatne rõhukompensatsioon, mis tagab usaldusväärse, sujuva töö kõrgel rõhul ja pikema kasutusea – samaväärne Eaton Char-Lynn S-seeria mootoritega ja nendega vahetatav.

Sarnaselt laiendavad OMR-BK01 ja BMR-BM01 seeriad standardset OMR mootorivalikut integreeritud hoidepiduriga, pakkudes turvalukku vertikaaltelje või rippkoormuse rakenduste jaoks – kraana pöördajamid, vertikaalsed konveierisüsteemid ja positsioneerimisajamid.

Levinud rakendused: kraana pööramine ja tõstmine, vertikaalteljega vintsid, põllumajanduslikud frontaallaadurid, metsaseadmed, tööstuslikud positsioneerimissüsteemid

4. Kuidas valida õiget hüdromootorit

Vale mootoritüübi valimine on üks levinumaid ja kulukamaid insenerivigu hüdrosüsteemide projekteerimisel. Järgmine raamistik aitab õiget valikut kitsendada.

1. samm – määrake koormusnõuded

Arvutage vajalik väljundmoment (T) ja kiirus (n):

2. samm – sobitage mootori tüüp rakenduse profiiliga

3. samm – kaaluge keskkonnategureid

• Õli puhtus: reduktormootorid taluvad ISO 4406 klassi 20/18/15 või halvemat; kolbmootorite jaoks on vaja 17/15/12 või paremat.

• Temperatuurivahemik: Tihendussegu peab vastama ümbritseva keskkonna äärmustele (-40 °C kuni +120 °C enamikul juhtudel).

• Paigaldamine: äärik (SAE, ISO), jalakinnitus või integreeritud rattarummu – kinnitage liides enne tellimist.

• Vedeliku tüüp: kui ohutuseeskirjadega nõutakse, kinnitage sobivus tulekindlate vedelikega (HFA/HFB/HFC/HFD).

5. Hüdraulikamootoritest sõltuvad ülemaailmsed tööstusharud

Ehitus ja pinnase teisaldamine

Alates Kagu-Aasia õitsevatest taristuprojektidest kuni teedeehituseni kogu Ameerika Kesk-Läänes on hüdromootorid ja pöördajamid iga roomikmasina selgroog. Tavaline 5-tonnine kompaktekskavaator kasutab vähemalt kahte sõltumatut sõidumootorit ja ühte pöördmootorit – kolme täppishüdraulilist pöördajamit, mis töötavad kooskõlastatult igal töökohal.

Põllumajandustehnika

Teraviljakasvatuspiirkondades Kanada preeriatest Ukraina Mustmuldvööndi ja Austraalia nisuvööndini toetuvad kaasaegsed kombainid orbitaalsetele hüdromootoritele, et juhtida kõike alates viljatigudest kuni heedrumirullideni ja lõpetades viljapeksutrumlitega – sageli kuus kuni kaksteist mootoriga juhitavat funktsiooni masina kohta. Kerge alumiiniumist reduktormootor käitab abisüsteeme, nagu hüdraulilised jahutusventilaatorid, vähendades masina kogumassi, säilitades samal ajal jõudluse.

Kaevandamine ja tunnelitöö

Maa-aluste kaevanduste seadmed Lääne-Austraalias, Lõuna-Aafrikas ja Canadian Shieldis nõuavad mootoreid, mis taluvad löögikoormust, äärmist saastumist ja pidevaid töötsükleid. Radiaalkolb-LSHT-mootorid juhivad otse veoautode rattaid, pidevaid kaevureid ja kivipuuride pöörlemist ilma vahepealsete käigukastideta – vähendades mehaanilist keerukust keskkondades, kus hooldus on keeruline ja kulukas.

Mere- ja avamere

Mehhiko lahe ja Põhjamere avamereplatvormid nõuavad hüdromootoreid, mis on sertifitseeritud soolapihustuskindluse suhtes ja mis on võimelised töötama äärmuslikul rõhul (kuni 350 baari) pidevas töös. Orbitaalmootorid juhivad ankruvintse, sildumisvintse ja tekikraanasid, radiaal-kolbmootorid aga dünaamilise positsioneerimisega (DP) laevade tõukejõuallikaid.

6. Hüdraulikamootorite hoolduse põhialused

Hüdraulikamootorid on väga töökindlad komponendid, kui neid kasutatakse nende nimiparameetrite piires. Enamikul enneaegsetel riketel on mõned algpõhjused:

Soovitatavad hooldusintervallid:

• Iga 500 töötunni järel: kontrollige õli puhtust ja võllitihendi lekete suhtes

• Iga 1000 töötunni järel: vahetage hüdraulikaõli ja filtrid (või vastavalt süsteemi jälgimisandmetele)

• Iga 2000 tunni järel või aastas: täielik süsteemi kontroll, sealhulgas mootori korpuse äravoolu voolu kontroll

KKK

Q1: Mis vahe on hüdromootoril ja hüdropumbal?

Mõlemad seadmed on geomeetriliselt sarnased ja kasutavad samu sisemisi mehhanisme (käigud, kolvid, labad). Erinevus on energiasuunas: pump muudab võlli mehaanilise pöörlemise vedeliku võimsuseks (rõhk + vool), mootor aga vastupidist - see muundab vedeliku võimsuse mehaaniliseks võlli pöörlemiseks. Mõned hüdromootorid võivad tagurpidi töötamisel töötada pumpadena, kuid need ei ole optimeeritud iseimevate või imemistingimuste jaoks.

Q2: Mida tähendab 'madala kiirusega suure pöördemoment' (LSHT) ja milline mootoritüüp saavutab selle kõige paremini?

LSHT viitab võimele pakkuda suurt pöördemomenti väga madalatel võlli pöörlemissagedustel (tavaliselt 1–400 p/min) ilma vahekäigukastita. Radiaalkolbmootorid on parim LSHT-lahendus, mis on võimeline tootma tuhandeid njuutonmeetreid pöördemomenti, pöörledes nii aeglaselt kui 1–5 pööret minutis. Orbitaalmootorid (gerotormootorid) kuuluvad LSHT kategooriasse ka nende madalamal kiirusvahemikul (10–100 p/min), kuigi madalamatel pöördemomentidel kui radiaalkolbide konstruktsioonidel.

Q3: Kas hüdromootorid võivad töötada nii edasi kui ka tagasi?

Jah. Enamik hüdromootoreid on oma olemuselt kahesuunalised. Õlivoolu suuna muutmine – mis saavutatakse lihtsalt hüdraulikaahelas oleva suunajuhtventiili vahetamisega – muudab võlli pöörlemissuuna vastupidiseks. See muudab hüdroajamite tagurdamise oluliselt lihtsamaks kui elektrimootoriga ajamid, mille suuna juhtimiseks on vaja invertereid või kontaktoreid.

Q4: Millist hüdrovedelikku peaksin hüdromootoriga kasutama?

Enamik hüdromootoreid on mõeldud mineraalide baasil hüdroõli jaoks. Õige ISO VG klass sõltub ümbritsevast temperatuurist: ISO VG 32 külma kliima jaoks (töötamisel < 0 °C), ISO VG 46 parasvöötme jaoks (üldotstarbeline) ja ISO VG 68 kuuma kliima või suure koormusega rakenduste jaoks. Enne tulekindlate vedelike (HFA, HFB, HFC, HFD tüübid) või biolagunevate õlide kasutamist kontrollige alati tootja andmelehelt tihendimaterjali sobivust.

K6: Milliseid sertifikaate peaks usaldusväärne hüdromootoritootja omama?

Globaalsete turgude baassertifikaadid on ISO 9001 (kvaliteedijuhtimissüsteem), CE (Euroopa vastavus ohutus- ja keskkonnanõuetele) ja SGS (kolmanda osapoole kvaliteedikontroll). Erirakenduste jaoks puidu-, avamere- ja meresektoris on vaja täiendavaid sertifikaate, nagu FSC (materjali tarneahel) ja meresõiduklassi kinnitused (ABS, BV, DNV).

K5: Kui kaua hüdromootor tavaliselt kestab?

Nõuetekohaselt hooldatud hüdromootor, mis töötab oma nimiparameetrite piires, kestab tavaliselt 8000–20 000+ tundi. Reduktormootorite tööiga on üldiselt lühem (8000–12 000 tundi) suurema sisemise kulumise tõttu, samas kui kvaliteetsed aksiaalkolb- ja radiaalkolbmootorid võivad usaldusväärselt ületada 15 000–20 000 tundi, kui õli puhtust säilitatakse ja mootorit ei töötata püsiva tipprõhuga. Peamine enneaegsete rikete põhjus väliuuringutes on hüdraulikaõli pidev saastumine üle tootja määratud puhtuse taseme.

K6: Mis vahe on hüdraulilisel pöördmootoril ja sõidumootoril?

Mõlemad on spetsiaalsed hüdromootorisõlmed, kuid need täidavad täiesti erinevaid liikumisfunktsioone. Hüdrauliline pöördmootor paneb pealisehitise pöörlema ​​ümber vertikaaltelje (nt ekskavaatori kabiin ja poom pöörlevad veermiku suhtes 360°). Hüdrauliline sõidumootor juhib masina lineaarset liikumist, pöörates selle roomikuid või rattaid. Pöördmootorid rõhutavad sujuvat kiirendust/aeglustumist ja täpset seiskamise positsioneerimist; sõidumootorid rõhutavad maksimaalset veojõudu (veotiisli tõmbejõud) ja sisaldavad sageli kahekäigulist lülitust.