Hidraulički motori male brzine i velikog zakretnog momenta: što prvo zakaže, što je zapravo važno i kako bi inženjeri trebali odabrati jedan

Stroj za kopanje rovova obično se ne pokvari na dramatičan način. Operater prvo primjećuje malo oklijevanje pri maloj brzini. Zatim se svrdlo zaustavlja na pola sekunde kada se tlo promijeni iz rahle gline u zbijeni šljunak. Pogon kotača počinje puzati umjesto da se glatko okreće. Manometar i dalje izgleda prihvatljivo.

To je zamka.

Tlak može biti prisutan dok koristan moment nestaje. U nošenom niskobrzinskog hidrauličkog motora velikog momenta , energija koja nedostaje često nije izvan motora. Propušta interno kroz zazore koji su nekad bili kontrolirani u mikronima. Mala količina istrošenosti rotora, statora, bočne ploče, razdjelnog ventila ili zone brtve vratila mijenja ravnotežu tlaka. Volumetrijska učinkovitost pada. Pojavljuje se puzanje pri maloj brzini. Operater povećava gas. Diže se toplina. Trošenje se ubrzava.

Ali trošenje je neizbježno. Pomak tolerancije.

Inženjersko pitanje nije hoće li a hidraulički motor može proizvesti moment na ispitnom stolu. Većina može. Teže pitanje je može li motor zadržati prihvatljivu volumetrijsku učinkovitost nakon što su kontaminacija uljem, šok opterećenja, porast temperature i ponovljeni preokreti promijenili geometriju unutar jedinice.

Ovdje orbitalni hidraulički motor još uvijek zarađuje svoje mjesto u poljoprivrednim strojevima, rovokopačima, čistačima, priključcima za mini utovarivače, alatima za šumarstvo, kompaktnim transporterima i malim hidrauličkim motorima koji se koriste u pomoćnim pogonima. Njegova vrijednost proizlazi iz jednostavne fizičke činjenice: veliki zapremnina može se upakirati u kompaktno tijelo, što omogućuje veliki okretni moment pri relativno maloj brzini osovine.

1. Kako radi hidraulički motor unutar orbitalnog motora?

Uobičajeni odgovor je previše plitak: 'Ulje pod tlakom ulazi u motor i okreće osovinu.' Točno, ali nedovoljno.

U orbitalnom motoru pravi se rad odvija unutar gerotornog ili geroler zupčanika. Rotor ima jedan zub manje od vanjskog statora. Kako ulje pod tlakom ulazi u jednu skupinu komora koje se šire, druga skupina komora ispušta ulje natrag u spremnik. Rotor kruži unutar statora. Kardansko vratilo ili pogonska karika pretvara to orbitalno gibanje u rotaciju vratila.

u a hidraulički motor s valjkastim statorom , vanjski stator koristi valjke umjesto fiksnih zubnih površina. Time se smanjuje trenje klizanja u kontaktnim zonama zuba. Tlačno polje je i dalje cikličko, ali se kontaktnim naprezanjem bolje upravlja jer kotrljajući kontakt zamjenjuje veći dio kliznog kontakta viđenog u jednostavnijim konstrukcijama gerotora.

Ta je razlika važna pri opterećenju male brzine.

Pri velikoj brzini, inercija može prikriti valovitost zakretnog momenta. Pri vrlo maloj brzini ne može. Svaka tlačna komora mora zabrtviti, napuniti, isprazniti i prijeći čisto. Ako je zazor vrha rotora, zazor čeone strane ili vrijeme raspodjele loše, motor se više ne ponaša kao uređaj s pozitivnim pomakom. Ponaša se kao kontrolirano curenje.

Operater to osjeća kao puzanje.

2. Zašto unutarnji zazor kontrolira vijek trajanja motora

Hidraulički motor nije zapečaćeni metalni blok. Potrebno je kontrolirati curenje za podmazivanje unutarnjih površina. Nulti razmak bi blokirao motor. Prekomjerno čišćenje otpada teče i stvara toplinu. Točan raspon je uzak.

Tri zračne zone obično određuju vijek trajanja orbitalnog motora:

• Radijalni zazor između profila rotora i statora

• Aksijalni zazor između površina zupčanika i habajućih ploča

• Ploča ventila ili zazor razdjelnika koji kontroliraju vrijeme priključka i curenje između otvora

Kada ti razmaci rastu, događaju se tri stvari.

Prvo, tlačne komore ne mogu držati diferencijalni tlak. Protok izlazi s visokotlačne strane na niskotlačnu stranu. Volumetrijska učinkovitost pada. Drugo, protok curenja stvara lokalnu toplinu, a toplina se smanjuje viskoznost . Niža viskoznost dodatno povećava curenje. Treće, gubitak je nelinearan pri maloj brzini jer postoji manji raspoloživi protok po okretaju kako bi se sakrilo curenje.

To je razlog zašto se istrošeni motor može i dalje brzo okretati bez opterećenja, ali se ozbiljno pokvariti pod sporim opterećenjem.

Kupac koji gleda samo obujam i nazivni tlak propušta ovaj mehanizam. Motor od 400 cc/obr od dva dobavljača može imati slične kataloške brojeve, ali radno ponašanje ovisi o metalurgiji, toplinskoj obradi, završnoj obradi površine, stabilnosti brušenja, geometriji utora za brtvljenje, vremenu ventila i disciplini inspekcije.

U Blince Hydraulic, naše inženjerske rasprave oko LSHT motora blince.com obično počinje radnim ciklusom, a ne kodom modela. Šifra modela dolazi kasnije.

3. Hidraulično ulje naspram motornog ulja: zašto krivo ulje ubija precizne zazore

Pojam za pretraživanje 'hidrauličko ulje vs motorno ulje' čini se jednostavnim. Što se tiče izbora motora, uopće nije jednostavno.

Motorno ulje namijenjeno je za motore s unutarnjim izgaranjem. Mora se nositi s čađom, razrjeđivanjem goriva, nusproizvodima oksidacije, visokim lokalnim temperaturama, zahtjevima deterdženta i graničnim podmazivanjem u ležajevima motora. Hidrauličko ulje ima drugačiji posao. Mora prenositi snagu, brzo ispuštati zrak, biti otporan na pjenjenje, održavati viskoznost pod smicanjem, štititi od habanja i ostati stabilan kao kontrolni medij unutar ventila, pumpe i motori.

Hidraulički motor je osjetljiv na uljni film između pokretnih preciznih površina. Ako je viskoznost ulja preniska na radnoj temperaturi, curenje se povećava i motor gubi volumetrijsku učinkovitost. Ako je viskoznost previsoka tijekom hladnog pokretanja, punjenje ulaza postaje slabo, pad tlaka se povećava, rizik od kavitacije raste, a motor može sporo reagirati.

Ispuštanje zraka također je važno.

Oblozi od pjenastog ulja. Stlačivo ulje ne prenosi čisto pritisak. Kod upravljanja malom brzinom, uvučeni zrak može se osjetiti kao mehanički povratni udar. Motor kasni, a zatim skače. Kod pužnice ili pogona kotača to kašnjenje može postati opasno jer opterećenje nije konstantno.

Ispravno hidraulično ulje također treba kemiju protiv trošenja koja odgovara pumpama, motorima i ventili . Tekućine protiv trošenja na bazi cinka uobičajene su u mnogim sustavima, dok se formulacije bez pepela mogu odabrati zbog okoliša ili kompatibilnosti. Poanta nije etiketa. Stvar je u stupnju viskoznosti, kemiji aditiva, kompatibilnosti brtvila, oksidacijskoj stabilnosti, kontroli vode i čistoći.

Pogrešno ulje stvara savršeni lanac kvarova: slaba čvrstoća filma, prozračivanje, viša temperatura, ubrzano trošenje, povećano unutarnje curenje i konačno puzanje pri maloj brzini.

4. ISO 4406 čistoća: zašto nekoliko mikrona može uništiti motor

Čvrste čestice ne moraju biti velike da bi bile destruktivne. Najštetnije čestice često su blizu veličine radnog zazora. Oni ulaze u kontaktno područje, premošćuju uljni film i stvaraju abrazivno trošenje. Proces je spor. Onda je iznenada.

ISO 4406 daje inženjerima metodu kodiranja razine kontaminacije hidrauličke tekućine pomoću broja čestica. Kod kao što je 18/16/13 često se koristi kao praktični cilj čistoće u mnogim mobilnim i industrijskim hidrauličkim sustavima, iako točan cilj ovisi o osjetljivosti komponente, razini tlaka, rasporedu filtracije i radnom ciklusu.

Zašto je to važno za orbitalni motor?

Budući da površine rotora i statora nisu ukrasne površine. Brtvene su površine. Isto vrijedi i za ploče ventila i bočne ploče. Tvrda čestica koja se nosi kroz zonu visokog tlaka može ogrebati brtvenu površinu. Jedna ogrebotina stvara put curenja. Mnoge ogrebotine smanjuju učinkovitost. Motor još uvijek može proći osnovni test rotacije, ali se krivulja okretnog momenta i brzine pomaknula.

Ovdje se susreću dizajn sustava i disciplina proizvodnje.

Kupac kontrolira skladištenje ulja, ispiranje, filtraciju, kvalitetu ventilacije, čistoću crijeva i puštanje u pogon. Proizvođač kontrolira stabilnost strojne obrade, skidanje ivica, pranje, čistoću sklopa, ponovljivost toplinske obrade i kriterije konačnog ispitivanja. ISO 9001 ne čini hidraulički motor dobrim čarolijom. Pruža okvir za kontrolu procesa, sljedivost, inspekcijske zapise, korektivne radnje i kontinuirano poboljšanje. U proizvodnji motora to znači evidenciju veličine provrta, inspekciju sklopa zupčanika, provjeru tvrdoće osovine, kontrolu serije brtvila, postupke ispitivanja tlaka i rukovanje nesukladnim dijelovima.

Za kupca motora, ISO 9001 ne treba čitati kao slogan. To bi trebalo pokrenuti pitanja:

• Mjeri li se profil rotora nakon toplinske obrade?

• Provjeravaju li se trošne ploče u pogledu ravnosti i završne obrade?

• Kontrolira li se čistoća sklopa?

• Postoji li ispitivanje tlaka i nepropusnosti prije pakiranja?

• Može li dobavljač objasniti povratnu informaciju o kvaru i korektivne mjere?

To su dosadna pitanja. Dobro. Dosadna pitanja sprječavaju skupe neuspjehe.

5. Ekstremna analiza primjene

Hidraulički motor puža: udarni moment je pravi test

Hidraulički motor puža ne vidi glatko laboratorijsko opterećenje. Tlo se mijenja svake sekunde. Glineni štapići. Šljunčani zastoji. Korijeni stvaraju povremeno preopterećenje. Motor može stati, krenuti unatrag, ponovno se pokrenuti i ponovno stati.

Ključni zahtjev nije samo nazivni zakretni moment. To je tolerancija udarnog momenta.

Kada svrdlo iznenada zagrize u tvrdi materijal, motor doživi nagli porast tlaka. Ako je rasteretni ventil je prespor ili postavljen previsoko, skok pritiska opterećuje osovinu, klin, zupčanik i konstrukciju za montažu. Hidraulički motor s kotrljajućim statorom često se preferira u odnosu na osnovni gerotorski motor za teške uvjete rada pužnice jer kotrljajući kontakt može bolje tolerirati opetovana pokretanja pod opterećenjem i visoko kontaktno naprezanje.

Odabir pomaka treba započeti potrebnim momentom pužnice, stanjem tla, promjerom svrdla i prihvatljivom brzinom. Predimenzioniranje motora daje okretni moment, ali smanjuje brzinu pri fiksnom protoku. Premala veličina daje brzinu, ali pregrijava sustav tijekom zaustavljanja. Ni jedna pogreška nije mala. 

Hidraulički motor motorne pile: odziv i toplina odlučuju o preživljavanju

A motor hidraulične motorne pile ima drugačiji problem. Potrebna mu je brza reakcija i stalna brzina. Lanac za rezanje treba stabilnu površinsku brzinu, a motor mora podnositi brze promjene opterećenja dok lanac ulazi i izlazi iz drveta.

Ovdje okretni moment pri malim brzinama nije jedini cilj. Kapacitet protoka, drenaža kućišta, opterećenje ležaja i odbijanje topline postaju kritični. Motor koji dobro radi na sporoj transportnoj traci može biti pogrešan za glavu motorne pile jer kontinuirani rad velikom brzinom proizvodi više topline i otkriva slabosti podmazivanja.

Hidraulički motor motorne pile također treba obratiti pozornost na ograničenje protoka curenja i povratnog voda. Pretjerani protutlak može povisiti temperaturu ulja i povećati naprezanje brtve vratila. Ako pila radi na šumarskom stroju, rizik od kontaminacije je visok jer se zamjena crijeva i održavanje na terenu često obavljaju u prljavim okruženjima. Filtriranje ne može biti naknadna misao.

Hidraulički motor od 540 o/min: zašto se ova brzina stalno pojavljuje u poljoprivredi

Izraz 'Hidraulički motor od 540 o/min ' uobičajen je u ponašanju pretraživanja u poljoprivredi jer je 540 o/min poznata referentna točka priključnog vratila. Mnogi su alati dizajnirani oko te brzine osovine. Kada inženjeri zamijene mehanički pogon priključnog vratila hidrauličkim pogonom, često pokušavaju reproducirati istu radnu brzinu.

Ali usklađivanje 540 okretaja u minuti nije samo problem brzine. To je problem protoka i pomaka.

Osnovni odnos je:

Brzina motora rpm = protok L/min × 1000 ÷ pomak cc/rev ÷ volumetrijska korekcija učinkovitosti.

Motor od 100 cc/okr pri 60 L/min može raditi blizu raspona od 540 o/min nakon gubitaka učinkovitosti. Motor od 200 cc/ok pri istom protoku neće. Ako je zahtjev za okretnim momentom visok, inženjer može povećati obujam, ali tada je potreban veći protok pumpe kako bi se zadržalo 540 o/min. Hidraulička snaga i dalje mora biti dostupna:

Snaga kW ≈ tlak bar × protok L/min ÷ 600, prije gubitaka učinkovitosti.

To je razlog zašto mnogi projekti konverzije priključnog vratila propadaju. Ciljana brzina se kopira iz mehaničkog sustava, ali se raspoloživi hidraulički protok i kapacitet hlađenja ne provjeravaju.

6. Izravni hidraulički motor glavčine ili hidraulički pogonski motor s mjenjačem?

Za pogone kotača argument odabira obično počinje pakiranjem. Treba početi s opterećenjem.

A hidraulički motor glavčine stavlja moment izravno na kotač. Ovo smanjuje mehaničke komponente i može pojednostaviti raspored stroja. Konvencionalni hidraulički pogonski motor u kombinaciji s hidrauličnim motornim mjenjačem daje fleksibilnost omjera, bolju zaštitu motora u nekim rasporedima i često veći okretni moment kotača zbog manjeg obujma motora.

Nijedna arhitektura nije automatski superiorna.

Tablica 1: Matrica odlučivanja o arhitekturi pogona na kotačima

Izračun povrata ulaganja trebao bi uključivati ​​vrijeme zastoja, a ne samo trošak nabave. Jeftiniji pogon koji se pregrijava ili puzi malom brzinom je skup. Složeniji sustav mjenjača može biti jeftiniji tijekom svog životnog vijeka ako drži motor unutar otoka bolje učinkovitosti.

7. Što Blince mijenja za OEM i ODM motorne projekte

Blince Hydraulic proizvodi hidrauličke motore, pumpe, ventile, cilindre, upravljačke jedinice, crijeva, priključke i prilagođene hidrauličke sustave. Za LSHT motorne projekte, koristan rad obično se događa prije nego što se izgradi prvi uzorak.

Tražimo radni tlak, vršni tlak, ciljanu brzinu, protok pumpe, stupanj viskoznosti ulja, radni ciklus, smjer opterećenja osovine, kut ugradnje, način hlađenja, razinu filtracije, vrstu priključka, uzorak prirubnice i očekivano okruženje. Razlog je jednostavan: motor ne kvari sam. Ne uspijeva kao dio sustava.

Za OEM i ODM aplikacije, uobičajene izmjene uključuju:

• Deblja ili duža izlazna osovina za veća radijalna ili torzijska opterećenja

• Posebna klinasta osovina ili osovina s klinom koja odgovara postojećoj opremi

• Prilagođena prednja prirubnica ili sučelje za montiranje kotača

• Bočni priključak, stražnji priključak ili posebna konfiguracija navoja priključka

• Dodatak odvodnoj liniji za visoki protutlak ili kontinuirani rad

• Prilagodba materijala brtve za temperaturu, vrstu ulja ili izloženost okolišu

• Toplinska obrada i kontrola završne obrade površine za trajnost zupčanika

• Zapisnici inspekcije serije za kritične dimenzije i testiranje performansi

Kataloški model samo je početna točka. Konačni dizajn treba odgovarati stroju.

8. Matrica tehničkih specifikacija za Blince LSHT i motore s valjkastim statorom

Sljedeća tablica daje inženjerske raspone za tipične obitelji Blince LSHT orbitalnih i statorskih motora. Konačne vrijednosti ovise o točnoj veličini okvira, pomaku, vratilu, prirubnici, otvorima, paketu ležajeva i radnom ciklusu.

Tablica 2: Tipična matrica parametara Blince LSHT motora

Ovi rasponi ne bi trebali zamijeniti izračun opterećenja. Oni sužavaju pretragu.

9. Metoda praktičnog odabira

Počnite s momentom. Ne pomak.

Potreban moment dolazi od opterećenja, radijusa, trenja, nagiba, sile rezanja, otpora kopanja ili zahtjeva za ubrzanjem. Nakon što je zakretni moment poznat, procijenite razliku tlaka i mehaničku učinkovitost. Zatim izračunajte pomak. Nakon istiskivanja, provjerite brzinu u odnosu na raspoloživi protok i volumetrijsku učinkovitost. Zatim provjerite toplinu.

Motor koji zadovoljava okretni moment, ali troši previše protoka usporit će svaki drugi aktuator. Motor koji postiže brzinu, ali cijeli dan radi blizu tlaka rasterećenja, pregrijat će ulje. Motor koji zadovoljava oboje, ali nema odvodni vod u krugu visokog protutlaka, može otkazati na brtvi vratila.

Zato bi odabir trebao slijediti ovaj redoslijed:

1. Moment opterećenja i vršni udarni moment

2. Raspoloživi diferencijalni tlak

3. Potrebna brzina osovine

4. Dostupan protok pumpe

5. Radni ciklus i toplinska ravnoteža

6. Radijalno i aksijalno opterećenje osovine

7. Cilj čistoće ulja prema logici ISO 4406

8. Viskoznost pri hladnom startu i radnoj temperaturi

9. Zahtjevi za priključak, prirubnicu, osovinu, kočnicu i odvod

10. Metoda ispitivanja nakon instalacije

Niz nije elegantan. Djeluje.

10.FAQ

1. Zašto se puzanje pri maloj brzini pojavljuje čak i kada tlak u sustavu izgleda normalno?

Budući da sam pritisak ne dokazuje isporuku momenta. Ako se unutarnje curenje preko rotora, statora, ploče ventila ili bočnih površina povećalo, tlak se još uvijek može mjeriti uzvodno dok efektivni tlak u komori pada tijekom spore rotacije. Propuštanje postaje vidljivije pri maloj brzini jer motor ima manji protok po okretaju za kompenzaciju.

2. Zašto nekoliko mikrona onečišćenja može oštetiti hidraulički motor?

Čestice blizu veličine unutarnjeg radnog zazora mogu ući u uljni film i izgrebati brtvene površine. Nakon što ogrebotina poveže zone visokog i niskog tlaka, curenje se povećava. Oštećenje možda neće odmah zaustaviti motor, ali pomiče krivulju učinkovitosti prema dolje.

3. Kada je sustavu potreban vanjski odvodni vod?

Vanjski odvodni vod preporučuje se kada tlak kućišta ili protutlak u povratnom vodu mogu premašiti sigurno područje brtve vratila, kada motor neprekidno radi pod velikim opterećenjem, kada brzi preokreti stvaraju skokove tlaka ili kada dizajn motora zahtijeva kontrolirano uklanjanje curenja iz kućišta. Visok protutlak bez drenaže čest je uzrok kvara brtve.

4. Zašto brtva vratila otkaže kada protutlak prijeđe oko 150 bara?

Većina standardnih brtvi vratila nije dizajnirana da drži puni tlak u sustavu. Ako povratni tlak ili tlak u kućištu poraste previsoko, rub brtve se pregrije, ekstrudira, kotrlja ili se gura van. Točan prag kvara ovisi o vrsti brtve, nosaču kućišta, temperaturi, završnoj obradi osovine i pulsiranju tlaka. Točan odgovor obično nije jači pečat; to je bolja kontrola pritiska i odvodnja.

5. Zašto motor većeg obujma radi sporije?

Pri istom protoku pumpe, veći obujam znači manje okretaja u minuti. Proizvodi više okretnog momenta pri istoj razlici tlaka, ali troši više ulja po okretaju. O brzini se ne može govoriti bez protoka.

6. Zašto je motoru hidrauličkog puža potreban kapacitet udarnog momenta?

Opterećenje tla je diskontinuirano. Svrdlo može pogoditi korijenje, kamenje ili zbijene slojeve. Ovi udarci stvaraju skokove pritiska i torzijske udare. Motor odabran samo prema zakretnom momentu u stabilnom stanju može otkazati na osovini, klinu, zupčaniku ili prirubnici za montiranje.

7. Zašto je motor s valjkastim statorom često bolji za teške LSHT usluge?

Dizajn statora s valjcima smanjuje klizni kontakt na sučelju statora. Pod velikim opterećenjem i malom brzinom, to može smanjiti trenje i trošenje u usporedbi s jednostavnijim kontaktom gerotora. Ne uklanja osjetljivost na kontaminaciju. Čisto ulje je i dalje važno.

8. Može li se motorno ulje privremeno koristiti kao hidraulično ulje?

Može pomaknuti stroj, ali to ga ne čini ispravnim. Motorno ulje može imati neprikladno ispuštanje zraka, ponašanje viskoznosti, kemijski sastav aditiva i kompatibilnost brtvi za hidraulične motore i ventile. Privremena uporaba može stvoriti dugotrajnu štetu, osobito kod preciznih LSHT motora.

9. Zašto se motor zagrijava nakon što se istroši?

Unutarnje curenje pretvara hidrauličku energiju u toplinu umjesto u rad osovine. Kako se motor troši, curenje raste. Temperatura ulja raste. Niža viskoznost zatim ponovno povećava curenje. Ova petlja povratne veze razlog je zašto se blago istrošeni motor može brzo pokvariti tijekom neprekidnog rada.

10. Kako bi inženjer trebao provjeriti zamjenski motor nakon instalacije?

Izmjerite tlak na ulazu i izlazu, provjerite protok odvoda kućišta ako je primjenjivo, zabilježite brzinu bez opterećenja i opterećenje, promatrajte porast temperature, pregledajte ostatke povratnog filtra, potvrdite smjer vrtnje i usporedite trenutnu potrošnju ili opterećenje motora s izvornim podacima stroja. Uspješna zamjena se potvrđuje ponašanjem sustava, a ne samo uzorkom vijaka.

Tel: +86 189 6887 7545

Email: sales16@blince.com

Web stranica: https://www.blince.com/

Blince Hydraulic Team

Blince Hydraulic je profesionalni dobavljač hidrauličkih komponenti usmjeren na praktična i pouzdana rješenja za mobilne strojeve, poljoprivrednu opremu, građevinske strojeve i industrijske hidrauličke sustave. Nudimo širok raspon hidrauličkih proizvoda, uključujući hidraulički motori, hidrauličke pumpe, hidraulički ventili, hidraulička crijeva i spojnice , izmjenjivače topline, cilindre i prilagođena rješenja hidrauličkih sustava.

Uz dugogodišnje iskustvo u odabiru hidrauličkih proizvoda i međunarodnoj opskrbi, Blince pomaže kupcima odabrati odgovarajuće komponente na temelju radnog tlaka, protoka, pomaka, brzine, vrste ulja, prostora za ugradnju i stvarnih uvjeta stroja. Bilo da trebate zamjenski hidraulički motor, pumpu za agregat ili cjelovito hidrauličko rješenje, naš tim može vam pomoći provjeriti radne uvjete i preporučiti praktičnu opciju.

Ako niste sigurni može li se hidraulički motor koristiti u vašoj aplikaciji ili vam je potrebna pomoć pri odabiru prave pumpe ili motora, pošaljite nam broj modela, fotografije, hidrauličku shemu, tlak, protok, brzinu i količinu. Naš tim će pregledati detalje i dati odgovarajuće rješenje i ponudu u najkraćem mogućem roku.

Da biste saznali više, posjetite našu web stranicu: www.blince.com