מנועים הידראוליים נמצאים כיום בשימוש נרחב בתעשיות שונות כגון בנייה, כרייה, ייצור וחקלאות. הם ממלאים יישומים תעשייתיים ותפקיד מכריע במערכות הידראוליות. בעת שימוש במנועים הידראוליים, לא ניתן להתעלם משני פרמטרים חשובים: ' מומנט ומהירות .' מומנט קובע את הלחץ שהמנוע ההידראולי יכול לעמוד בו, בעוד שהמהירות קובעת את מהירות הסיבוב של המנוע. חלק מהמשתמשים רוצים להגביר את מהירות המנוע תוך שמירה על מומנט קבוע. כיצד נוכל להגביר את מהירות הסיבוב מבלי לשנות את המנוע? Blince הידראוליקה יגיד לך.
מהו מנוע הידראולי?
בואו נבין תחילה את הרעיון של מנוע הידראולי. מנוע הידראולי ממיר אנרגיה הידראולית (בצורת לחץ וזרימה) לאנרגיה מכנית סיבובית. אנרגיה הידראולית מועברת למערכת באמצעות משאבה, אשר בעצמה משתמשת בכוח מכני כמקור האנרגיה המבוא שלה. המשאבה דוחפת נוזל הידראולי, אשר בתורו דוחף את גלגלי השיניים, השבטים או הבוכנות של המנוע ההידראולי. עיקרון המנוע ההידראולי הוא פשוט מאוד: המשאבה דוחפת את השמן, והשמן דוחף את המנוע.
סוגי מנועים הידראוליים
מנועים הידראוליים מסווגים לפי שני סוגי כללים: אחד לפי המבנה שלהם ואחד לפי מהירות הסיבוב שלהם.
מסווג לפי מבנה: מנועי הילוכים, מנועי שבשבת, מנועי בוכנה.
מנוע הילוכים : כפי שהשם מרמז, מנועי הילוכים ממירים אנרגיה הידראולית לאנרגיה מכנית באמצעות תנועת הילוכים. נוזל בלחץ גבוה דוחף את גלגלי השיניים להסתובב, ומוציא מומנט. היתרונות של מנועי גיר כוללים עלות ראשונית נמוכה ועמידות חזקה לזיהום.
מנוע שבשבת : סוג זה של מנוע הידראולי כולל חור אקסצנטרי במארז שלו. הרוטור פועל בתוך החור האקסצנטרי, והשבבים מחליקים בתוכו. שמן הידראולי נכנס למנוע ואז זורם לתוך השבטים המלבניים. פיר הפלט הראשי מחובר לרוטור המרכזי. השמן ההידראולי פועל על השבבים, וגורם לציר הפלט להסתובב. שני היתרונות העיקריים של מנועי השבשבת הם העיצוב הפשוט והרעש הנמוך.
מנוע בוכנה : מחולקים בדרך כלל לסוגי בוכנה רדיאלית ובוכנה צירית, הם ממירים אנרגיה הידראולית לתנועה סיבובית באמצעות תנועה הדדית של בוכנות הנדחפות על ידי שמן הידראולי. הבוכנות, בתורן, ממירות זאת באמצעות גל ארכובה או מנגנון אקסצנטרי. מנועי בוכנה מציעים את היתרונות של מומנט תפוקה גבוה ויעילות גבוהה. הם יכולים לעמוד בלחץ גבוה ועומסים כבדים, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים כבדים.
שני מאפיינים חשובים של מנועים הידראוליים: מומנט ומהירות
שני המאפיינים של מנוע הידראולי הם יכולות המומנט והמהירות שלו.
מומנט מנוע הידראולי : מנוע הידראולי מומנט הוא כוח הסיבוב של מנוע הידראולי, והוא אינדיקטור חשוב ליכולת של המנוע ההידראולי לבצע עבודה. גודל המומנט תלוי בתזוזה ובלחץ העבודה של המנוע ההידראולי. ככל המנוע ההידראולי גדול יותר שמומנט , כך גדל כוח הסיבוב שהמנוע ההידראולי יכול לספק, והעומס שהוא יכול להניע גדול יותר.
מהירות מנוע הידראולי : מהירות מנוע הידראולי היא מהירות הסיבוב של פיר הפלט של המנוע ההידראולי, והיא אינדיקטור חשוב למהירות פעולתו של המנוע ההידראולי. גודל המהירות תלוי בתזוזה ובקצב הזרימה של המנוע ההידראולי. ככל המנוע ההידראולי גבוהה יותר שמהירות , כך המנוע ההידראולי פועל מהר יותר, מה שמאפשר מהירויות תפוקה גבוהות יותר.
שני פרמטרים אלו בדרך כלל קשורים ביחס הפוך: ככל שהמומנט עולה, המהירות יורדת, וככל שהמהירות עולה, המומנט יורד. יש להם קשר הפוך.
כיצד להגביר את מהירות סיבוב המנוע ההידראולי?
בעולם 'גדול יותר הוא טוב יותר' של היום, אולי תחשוב תחילה על שימוש במנוע הידראולי גדול יותר כדי לגרום לו לפעול מהר יותר, אבל למעשה תהיה לכך השפעה הפוכה. בואו נדגים בפשטות:
בהגדרת משאבה ומנוע פשוטה מאוד, אם יש לך משאבה עם נפח של 10 סמ'ק ומנוע הידראולי עם אותה נפח, המשאבה והמנוע יסתובבו כעת באותה מהירות. המשאבה מסתובבת פעם אחת, מה שגורם למנוע להסתובב פעם אחת.
כעת, אם נשאיר את המשאבה בנפח של 10 סמ'ק אך נגדיל את נפח המנוע ההידראולי ל-20 סמ'ק, המשאבה תצטרך כעת להסתובב פעמיים כדי לגרום למנוע להסתובב פעם אחת. הגדלת גודל המנוע ותזוזה כזו תיצור יותר מומנט אך תקטין את מהירות המנוע ההידראולי.
מהדוגמה לעיל, אנו יכולים להסיק שהגדלת גודל המנוע רק תגדיל את המומנט שלו, לא את מהירותו.
אם נצמצם את נפח המנוע מ-10 סמ'ק ל-5 סמ'ק, אז בכל סיבוב של המשאבה, המנוע ההידראולי יסתובב פעמיים. לכן, הקטנת גודל המנוע תגדיל את המהירות.
בעוד ששימוש במנוע קטן יותר משיג מהירות מהירה יותר, המומנט הזמין של המנוע יקטן.
כיצד להגביר את מהירות המנוע ההידראולי מבלי להפחית את המומנט?
כן, יש! כלומר להגדיל את קצב הזרימה של המשאבה. ככל שהמשאבה תוציא יותר זרימה, כך המנוע ההידראולי יסתובב מהר יותר. שמירה על נפח המנוע זהה פירושה שגם המומנט הזמין יהיה זהה. במילים אחרות, הגדלת גודל המשאבה יכולה להגדיל את המהירות תוך שמירה על מומנט.
נוסחת חישוב מהירות מנוע הידראולי
ניתן לחשב את מהירות הסיבוב של מנוע הידראולי באמצעות קצב זרימת השמן ועקירת המנוע. הנוסחה היא:
n = Q / V
, כאשר n הוא מהירות הסיבוב, Q הוא קצב הזרימה, ו- V הוא תזוזה של המנוע.
לפי הנוסחה, אנו יודעים שככל שקצב הזרימה עולה, מהירות הסיבוב עולה, ולהיפך.
גורמים נוספים המשפיעים על מהירות הסיבוב
שמור על מצב נוזל הידראולי טוב: מפלס נוזל הידראולי לא מספיק או נוזל מזוהם עלול להוביל לירידה בביצועי המערכת ולפעולה איטית יותר. בדיקה ותחזוקה קבועה של איכות ורמת הנוזל ההידראולי היא חיונית.
הפחתת חיכוך המערכת הפנימית: על ידי בחירת רכיבים מתאימים והקפדה על סיכה נכונה, ניתן להפחית ביעילות את אובדן האנרגיה הפנימי במערכת, ובכך לשפר את מהירות הפעולה.
שקול התאמת עומס ולחץ: הורדה מתאימה של לחץ ההפעלה של המערכת יכולה לפעמים לשפר את היעילות, אך הדבר עשוי לדרוש מנוע בנפח גדול יותר כדי לשמור על תפוקת המומנט המקורית.
הסר אוויר מהמערכת: נוכחות אוויר במערכת עלולה להשפיע קשות על היעילות ההידראולית ועל מהירות המנוע. חיוני לוודא שהמערכת שותתת אוויר לחלוטין.
