Couple d'accélération du moteur hydraulique : inertie et temps de rampe

Le couple d'accélération du moteur hydraulique suit Ta = Jα : inertie référencée par l'arbre multipliée par l'accélération angulaire. Ajoutez le couple de processus résistant pour les exigences de l'arbre d'accélération. L'exemple ci-dessous commence avec une charge de processus supposée de 8 N·m et calcule ce qu'un démarrage d'une seconde y ajoute, avant de revoir l'alimentation et l'arrêt.

Les calculs présentés ici constituent un exemple hypothétique d'entraînement direct, du mouvement de l'arbre à la demande hydraulique. Il s’agit de calculs de dépistage, avec des rendements supposés et une rampe de vitesse idéale. Ils ne représentent pas un test BLINCE, une spécification de moteur d'origine ou un réglage pour une soupape de décharge. La sélection finale nécessite les données du moteur proposé et les exigences réelles de mouvement de la machine.

Mettre le mouvement requis sur le cahier des charges

Accélération d'esquisse, travail régulier, décélération et maintien, avec la charge de processus en dessous. Sur un malaxeur pouvant inclure des matières décantées au départ ; sur une table d'indexation, le luminaire chargé. Un ventilateur a besoin de sa résistance à mesure que la vitesse change. Le calcul utilise ici délibérément une résistance constante afin que la partie inertielle soit visible séparément.

Marquez où l'horloge commence et s'arrête. Un horodatage de commande de vanne inclut un délai de réponse que le timing du premier mouvement laisse de côté. La fin peut être la première arrivée au régime cible ou la stabilisation dans la tolérance requise. Appliquer la définition choisie au besoin, à l'offre et au dossier de test.

L'équation d'inertie utilise le changement de vitesse réel de l'arbre. Le profil commandé doit encore traverser la vanne, le circuit d'huile et la charge avant de devenir mouvement. L’accumulation de pression, la conformité et le débit peuvent le remodeler. Conserver la trace de vitesse lors de la vérification d'une machine existante ; son remplacement par le paramètre du contrôleur supprime une partie des preuves.

Si un disque existant fonctionne à la vitesse correcte mais démarre trop lentement, conservez sa trace de démarrage avant de choisir un remplacement. BLINCE Le guide de calcul du couple moteur couvre la relation pression-couple. La tâche supplémentaire ici consiste à établir le couple exigé par le changement de vitesse.

Etablir l'inertie au niveau de l'arbre moteur

Une figure d'inertie a besoin d'un axe de rotation et de l'unité kg·m². Une note indiquant « rotor de 30 kg » est incomplète : éloigner cette masse de l'axe modifie le couple nécessaire pour l'accélérer. Le couple de l'arbre est une grandeur distincte, exprimée en N·m.

Pour une comparaison géométrique, prenons deux pièces hypothétiques de 30 kg avec un rayon extérieur de 0,20 m :

L'anneau dans cette comparaison a une demande d'accélération deux fois supérieure, bien que les deux parties aient la même masse. Choisissez une géométrie qui représente la pièce réelle avant d'utiliser l'une ou l'autre relation.

Conservez la liste des pièces CAO, les densités et les axes avec un résultat d'inertie d'assemblage. Vérifiez s'il comprend le moyeu, la jante, les pales, l'outillage et le matériel transporté. Un chiffre pour le rotor nu laisse tout accouplement ou fixation supplémentaire à prendre en compte.

Les illustrations de cylindres spécifiques aux axes dans Les références de dimensionnement d'Oriental Motor sont utiles pour cette étape mécanique. La référence sépare également le couple de charge du couple d'accélération. Ses puissances de moteur électrique restent en dehors de la sélection hydraulique.

L'incertitude relative au chargement des matériaux fait également partie du calcul. Un rotor avec une cuve partiellement remplie ou un outil interchangeable peut avoir plusieurs cas d'inertie crédibles. Répertoriez les configurations prévues les plus légères et les plus lourdes avec leurs charges de processus. Un moteur sélectionné dans l'appareil vide peut réussir les tests de mise en service et ne pas réussir à accélérer la charge de production normale.

Travaillez sur une accélération d’une seconde

Pour l’exemple hypothétique principal, supposons un entraînement direct avec :

C'est 0,60 kg·m⊃2 ; est un total supposé pour l’exemple de lecteur principal. Le disque précédent était une illustration géométrique distincte et n’est pas ajouté à nouveau.

Le calcul utilise les radians pour le mouvement angulaire. Chaque ligne alimente la suivante :

Les relations sont données sous forme SI dans Formules hydrauliques de Tokyo Keiki, Annexe 1-5 . Ce calcul utilise l'inertie de masse en kg·m⊃2 ; tout au long de. La conversion d'une valeur d'effet de volant à partir d'une autre convention nécessiterait d'abord sa définition et ses unités.

Le calcul n’a pas de marge de conception ajoutée. Ses éléments ouverts sont la résistance au décollement, l'incertitude de charge, la forme réelle de la rampe et les limites des composants. Identifiez ceux à côté du résultat. Un pourcentage inexpliqué ne peut pas indiquer à un évaluateur quelle condition manquante il était censé couvrir.

Découvrez ce que la modification du temps de rampe permet d'acheter

Utilisez la même inertie, le même régime cible et la même résistance constante pour comparer quatre démarrages linéaires possibles :

Une rampe plus longue peut faire du déplacement existant un candidat plus plausible. Le coût est du temps dans le cycle de la machine, et éventuellement davantage de travail de processus pendant que l'arbre accélère. L'exigence de production décide si ce commerce est acceptable. L'extension d'une rampe n'est pas disponible lorsqu'une autre fonction de la machine dépend de l'atteinte de la vitesse dans un intervalle fixe.

Gardez la rampe de vitesse droite du tableau attachée à ses résultats. Un profil en forme de S redistribue l'accélération dans le temps disponible et son pic peut être supérieur à la moyenne basée sur le point final. Pour ce profil, utilisez son accélération maximale en J × accélération lors de la vérification du couple d'inertie maximal.

Il existe également un piège de synchronisation dans une commande d'une seconde. Dans une trace hypothétique distincte, les premières 0,3 s ne contiennent aucun mouvement de l'arbre ; l'accélération occupe les 0,7 s restantes. Le calcul inertiel devient 0,60 × 157,08/0,7 , ce qui donne 134,64 N·m avant résistance du processus. En comptant le délai d'arrêt comme temps de déplacement, on aurait obtenu le résultat le plus faible, soit 94,25 N·m.

Un enregistreur qui montre seulement quelques points sur la rampe peut localiser le régime final mais laisser la partie la plus raide non résolue. Indiquez le capteur et la réponse d’enregistrement avec la trace. Le nombre de chiffres sur un affichage de vitesse ne fournit aucun historique temporel manquant. Lorsqu’aucune trace appropriée n’existe, conservez l’hypothèse linéaire comme estimation.

Convertir la demande de l'arbre en différence de pression utile

Pour un calcul automobile préalable en unités métriques :

Arbre T ≈ D × Δp × ηhm ÷ 62,83

Les unités pour cette version sont N·m pour le couple, cm³/rev pour le déplacement et bar pour la différence de pression entrée-moins-sortie mesurée. Entrez ηhm sous forme de fraction. Pour calculer la pression, utilisez Δp ≈ 62,83 × Tarbre/(D × ηhm) ​​. La conversion en barre est incluse en 62.83 ; le La référence Tokyo Keiki présente la relation correspondante en utilisant les unités de pression SI.

Pour un moteur supposé de 40 cm³/tr à ηhm = 0,90, l'écran de pression est en dessous. Ces hypothèses ne constituent pas une spécification du modèle BLINCE.

Supposons qu'un circuit ne dispose que de 200 bars de différence de pression utilisable à travers le moteur. Dans ce modèle simplifié, la cible d’une demi-seconde a besoin de plus que ce que l’offre peut fournir. Une pression nominale de 400 bars sur un remplacement ne créerait pas la pression de circuit manquante. Le cas d'une seconde efface cet écran arithmétique particulier, mais nécessite toujours l'examen de la courbe de couple réelle, des valeurs nominales et d'autres exclusions.

Le Δp du moteur utilisable est mesuré entre ses ports de travail au cours du même événement. La pression de la pompe peut inclure des pertes avant l'entrée, et la pression à la sortie consomme une partie de la différence disponible. Conservez la pression du boîtier comme sa propre contrainte dans la documentation du moteur sélectionné. Ne la soustrayez pas une seconde fois d’une valeur d’entrée moins de sortie mesurée à titre de correction générique.

Une hypothèse d’efficacité est particulièrement incertaine au début du mouvement. La référence générale des moteurs orbitaux de Danfoss distingue le couple de démarrage minimum du couple de fonctionnement et explique le changement à mesure que le film lubrifiant s'établit. Utilisez une valeur ou une courbe de couple de démarrage pour le candidat où le décollage est décisif, au lieu de retenir une hypothèse d'efficacité de fonctionnement jusqu'à une vitesse nulle. Danfoss General Orbital Motors, décembre 2021, pages 14-15.

Vérifier le débit et la puissance de pointe au même point de fonctionnement

Le point final de débit dans cet exemple est d'environ 65,22 L/min . Il vient de Q ≈ D × n ÷ (1 000 × ηv) avec une hypothèse de 40 cm³/tr, 1 500 tr/min et un rendement volumétrique ηv = 0,92. Q est en L/min. Conservez ce débit final parallèlement aux exigences de pression de chaque rampe sur la feuille de calcul d'alimentation.

Les deux rampes se terminent à ce débit selon l'hypothèse. Comparez le débit délivré par la pompe à la pression d'accélération, ainsi que la réponse du moteur principal et du contrôle. Un chiffre nominal de 65 L/min sans sa condition de pression laisse cette comparaison inachevée.

Pour le même modèle idéal, l’intégration du flux au début donne une autre quantité d’approvisionnement utile. Supposons que ηv reste constant à mesure que la vitesse augmente linéairement à partir de zéro. Le débit moyen est alors de 65,22/2 = 32,61 L/min : environ 0,543 L à travers le moteur en une seconde, ou 2,174 L en quatre secondes. Le remplissage transitoire est exclu. Les révolutions supplémentaires lors du démarrage plus long expliquent son volume plus important. Envoyez ensemble le point final et la durée du flux lors de l’examen de ce que l’approvisionnement doit fournir.

Juste avant la fin de la rampe idéale d'une seconde, l'exemple a encore besoin de 102,25 N·m à 1 500 tr/min. Le contrôle de puissance à ce stade est le suivant :

Le moteur principal fournit également des pertes à la pompe et en amont, qui ne sont pas prises en compte dans les calculs du port de travail.

Pour la rampe de quatre secondes, la puissance maximale à l'arbre correspondante tombe à environ 4,96 kW. Après l'une ou l'autre rampe, les 8 N·m supposés à 1 500 tr/min ne représentent qu'environ 1,26 kW de puissance de procédé. Sélectionner un moteur principal uniquement à partir de cette sortie constante manquerait le pic d'accélération de l'exemple. Une sortie nominale constante en dit également peu sur la réponse de surcharge de courte durée autorisée de l'alimentation.

L'expression de débit décrit les révolutions et les fuites incluses dans son efficacité supposée. Un véritable transitoire de pression implique également la compression du fluide, l'expansion du tuyau, la réponse des vannes et la dynamique de l'alimentation. N'utilisez pas la simple rampe d'écoulement comme simulation transitoire complète. Le calcul identifie une demande pour l'examen du circuit ; la réponse mesurée établit comment la machine assemblée y répond.

Une rampe plus longue peut réduire la demande de pointe sans réduire le travail total

À la vitesse cible de l'exemple, ½Jω⊃2 ; = 0,5 × 0,60 × 157,08⊃2 ; donne environ 7 402 J (7,40 kJ) stockés en rotation. Le choix du temps de rampe n'a modifié ni J ni le ω final, donc cette énergie finale est inchangée.

La résistance supposée de 8 N·m consomme également du travail lorsque l'arbre tourne. Une rampe linéaire parcourt ½ωfinal × t : environ 78,54 rad en une seconde ou 314,16 rad en quatre secondes. En multipliant par 8 N·m, on obtient un travail de traitement d'environ 628 J et 2 513 J respectivement.

L'option de quatre secondes achète donc un pic plus bas tandis que l'arbre effectue plus de tours contre la résistance supposée. Une allégation d'économie d'énergie nécessiterait une comparaison du cycle complet, y compris la production, le maintien, le contrôle de la pompe et les pertes. Une pression de pointe plus faible ne suffit pas à elle seule à réaliser cette économie.

Pour une charge dépendant de la vitesse, telle qu'un ventilateur, le calcul du travail nécessite la relation couple/vitesse applicable via la rampe. Une lecture constante au régime cible ne donne qu'un seul point. Conservez une estimation identifiée pour le reste jusqu'à ce que des données de processus appropriées soient disponibles.

La comparaison de production nécessite également la production fournie pendant la rampe. Un démarrage plus long peut laisser moins de secondes à pleine vitesse dans un cycle fixe. Augmenter le régime final pour récupérer cette sortie modifierait le point final du débit et l'énergie stockée.

Refléter correctement l'inertie lors de l'ajout d'une boîte de vitesses

Utilisez i = vitesse du moteur ÷ vitesse de la charge . Alors la relation rigide-entraînement idéale Jreflected = Jload ÷ i⊃2 ; donne la contribution de la charge de sortie au niveau de l'arbre du moteur. Ajoutez les pièces rotatives appropriées côté entrée sur cet arbre de référence.

Dans un cas idéal distinct, 0,60 kg·m⊃2 ; avec une réduction de 4:1, la production contribue à 0,60/16 = 0,0375 kg·m⊃2 ; au moteur. Les entrées moteur, couplage d'entrée et boîte de vitesses restent à ajouter ; les pertes sont exclues.

Le moteur tourne également quatre fois plus vite que la puissance dans ce rapport. Une sortie de 1 500 tr/min nécessiterait 6 000 tr/min du moteur. La réduction peut diminuer le couple lié à la charge au niveau du moteur tout en créant une exigence de vitesse en dehors de la plage du candidat. BLINCE Le guide de sélection du moteur hydraulique à grande vitesse aborde les contrôles du moteur, du débit et de l'installation qui en résultent.

Incluez les données d’efficacité et de service transitoire dans la demande de boîte de vitesses. Les renversements impliquent son contrecoup, et les démarrages répétés impliquent plus qu'une transmission régulière. Le dessin de montage et l'examen du cycle de service sont tous deux nécessaires avant que la réduction ne devienne un résultat de sélection.

L'oscillation relative entre le moteur et la charge nécessite une révision de la réponse mécanique de l'arbre flexible ou de l'accouplement. Joignez tout dépassement observé à la description du problème. Un nombre de couple plus élevé ne résout pas les limitations d'un modèle à entraînement rigide dans cette situation.

Tenir compte de l'arrêt ainsi que du départ

L'arrêt commence avec les 7,40 kJ de l'exemplaire toujours dans l'ensemble tournant. Identifiez où il ira : la résistance du processus, un frein, le circuit hydraulique ou un dispositif de récupération technique. La commande de vanne à elle seule n'attribue pas ces parts et ne définit pas la rapidité avec laquelle l'arbre s'arrête.

Une butée linéaire idéale séparée de deux secondes donne 0,60 × 157,08 ÷ 2 = 47,12 N·m de couple de décélération inertielle. La résistance du processus peut contribuer à y parvenir. Une charge entraînant l’arbre peut à la place ajouter de l’énergie. Établissez cette direction de charge avant d’attribuer le couple requis à un frein ou au freinage hydraulique.

Si un chemin absorbe les 7,40 kJ supposés en deux secondes, sa moyenne d'événements est de 7,40/2 = 3,70 kW. Avec le couple de freinage constant idéal, l’absorption diminue à mesure que la vitesse diminue, en commençant au-dessus de cette moyenne. Donnez au fournisseur de composants la forme de l'événement et ses répétitions, ainsi que les conditions de température pour la revue.

Pour la partie hydraulique, La référence General Orbital Motors de Danfoss, pages 20 à 22 , traite le moteur de freinage comme une pompe et traite du réapprovisionnement pour les charges à inertie élevée. Ses relations d’efficacité de moteur et de pompage diffèrent. L’écran de pression précédent ne peut pas être réutilisé tel quel comme calcul de réglage de valve de freinage.

Attendre après l'arrêt est une autre exigence. Une fuite interne peut permettre un mouvement, et un frein de maintien a son propre objectif et sa propre valeur nominale. Obtenez le dispositif d'arrêt et de maintien approuvé de la machine, y compris les conséquences d'une perte d'approvisionnement. Les calculs de cet article fournissent des données mécaniques à cet examen ; ils n'autorisent pas la fermeture des ports pour arrêter une charge en rotation ou pour régler une valve de commande de freinage.

Intégrer les événements répétés dans l'examen des tâches

Une courte rampe peut se produire plusieurs fois par heure. Donnez au fournisseur la durée de l'événement, le nombre d'événements et le reste du cycle, plutôt que de qualifier l'ensemble de la tâche de « intermittente ».

Pour un budget horaire illustratif, supposons 360 arrêts complets identiques sans récupération et allouez toute l'énergie stockée à la dissipation dans le lecteur :

Gardez cette allocation séparée de la pompe, du moteur, de la vanne et des autres pertes de fonctionnement. La partie atteignant l’huile doit également être établie avant que le bilan thermique hydraulique ne soit terminé. Porter la moyenne de l'événement de 3,70 kW sur deux secondes à l'examen des composants, y compris son pic et ses répétitions ; porter les 0,74 kW horaires au bilan énergétique.

Avec une cylindrée variable, attachez son horaire au profil de vitesse. Chaque déplacement modifie à la fois le couple obtenu par barre et le débit requis par tour. Incluez l’option de contrôle, les limites de déplacement et les conditions de transition dans la proposition. L'exemple fixe de 40 cm³/rev ne contient aucune séquence de décalage à évaluer.

Pour une alimentation partagée, identifier l'autre fonction commandée au démarrage et le débit qu'elle reçoit. Un test moteur uniquement peut laisser cette demande simultanée absente. Envoyez la description de la pompe et du contrôle avec l'enregistrement de l'événement afin qu'un dispositif à détection de charge, à pression limitée ou à débit fixe soit évalué comme étant installé.

Comparez le candidat avec l'ensemble de la rampe

Un examen du candidat doit suivre les points de fonctionnement depuis le repos jusqu'à la vitesse maximale. Au début, vérifiez le couple de décollage et tout desserrage des freins. Pendant le mouvement, comparez le couple moteur disponible avec la demande de processus et d'accélération. Près de la vitesse cible, vérifiez le débit et le point final de puissance. Examinez ensuite la décélération, le dépassement éventuel et le maintien.

BLINCE répertorie un Motoréducteur série CMF et un catégorie de moteurs à pistons axiaux , parmi d'autres familles de moteurs. Ces pages établissent des itinéraires de produits pour les demandes de renseignements. Ils n'approuvent pas l'exemple supposé de 40 cm³/rev et ne publient pas de temps d'accélération universel admissible. Demandez les données pour la version spécifique proposée avant de traiter un nom de famille comme résultat de sélection.

Comparez une cylindrée plus importante proposée en utilisant ses exigences de débit révisées au régime cible. Comparez une nouvelle réduction en utilisant sa vitesse de moteur révisée. Une rampe modifiée nécessite une vérification du cycle de production. Pour une augmentation de pression proposée, examinez le circuit concerné ainsi que la puissance nominale du moteur proposée. Conservez ces révisions dans l’offre afin que sa portée puisse être tarifée.

Incluez l’arbre et le dispositif de montage lorsque vous demandez l’examen des heures de pointe. Un pignon ou une poulie ajoute des forces de roulement ainsi que le couple transmis. Une charge non prise en charge peut en ajouter davantage. Ceux-ci appartiennent au dessin mécanique et au dossier de charge ; ils sont absents de l'accélération J ×.

Pour une machine existante, organisez un test approuvé avec une personne qualifiée. Enregistrez la vitesse et les pressions des deux ports de travail sur la même base de temps, avec la configuration de la charge, les conditions d'huile et les informations de débit pertinentes. Choisissez la plage, la précision et la réponse de l'instrument pour la rampe. Gardez les charges sécurisées et les personnes éloignées des pièces en rotation ; utiliser les connexions et la procédure de test approuvées, sans décrochage improvisé ni ouverture d'un raccord sous pression.

Envoyer un profil de mouvement avec la demande de moteur

Commencez l'enquête avec les exigences de mouvement : vitesses, temps de démarrage et d'arrêt, inertie et son arbre de référence, couple de processus et répétitions. Joindre les conditions de fourniture et le dessin de l'interface, y compris la convention de rapport d'un réducteur. L'examinateur doit être capable de reproduire le calcul de charge à partir de ces entrées.

Étiquetez comment chaque entrée a été obtenue. Une inertie CAO peut exclure un outillage ; un couple déduit de la pression dépend des données du moteur utilisées ; une trace de vitesse a ses limites de mesure. Indiquez à côté la partie manquante de chaque estimation. Cela rend la prochaine demande de données spécifique.

La réponse technique doit nommer la construction du moteur et les données de performances utilisées pour évaluer le démarrage, la rampe et l'arrêt. Il doit identifier ses conditions de vitesse/pression et d'entrée/vidange, ainsi que les questions de dépassement ou de maintien non résolues. Toute modification proposée concernant le déplacement, le calendrier ou l'approvisionnement doit-elle être enregistrée dans cette réponse, afin que les offres commerciales décrivent des tâches comparables.

Envoyez le profil et le dessin correspondant via le Page contact BLINCE . Pour l'exemple hypothétique, une enquête utile indique « 0,60 kg·m⊃2 ; inertie totale de l'arbre moteur, 0 à 1 500 tr/min, rampe linéaire d'une seconde proposée, résistance estimée à 8 N·m », ainsi que les limites réelles du circuit. Ces entrées donnent au fournisseur une obligation d’accélération définie à évaluer.

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Clause de non-responsabilité

Cet article est un guide d’ingénierie générale. La sélection finale des composants doit être basée sur les dessins de la machine, les données hydrauliques mesurées, les conditions de travail, les exigences de sécurité et la confirmation d'un ingénieur ou d'un fournisseur hydraulique qualifié.

Equipe Hydraulique Blince

Blince Hydraulic est une entreprise leader du secteur dédiée à la fabrication de fluides de précision et aux solutions hydrauliques personnalisées. Forte de décennies d'expertise approfondie dans les machines industrielles et de milliers de déploiements mondiaux réussis, notre équipe d'ingénierie se concentre entièrement sur la fabrication de composants hydrauliques haute performance, notamment moteurs orbitaux spécialisés, le déplacement à haute pression entraîne le moteur , et valves de commande directionnelles robustes . Notre infrastructure de production utilise des systèmes d'usinage CNC multi-axes de pointe et est entièrement certifiée ISO 9001 pour garantir une précision volumétrique reproductible à chaque cycle de fabrication.

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