Motori idraulici in serie o in parallelo: scelta di un circuito a due motori

In un circuito in serie, l'olio che esce dall'uscita principale del Motore 1 alimenta il Motore 2. La pompa deve superare le perdite di carico di entrambi i motori. In parallelo, una giunzione separa l'alimentazione in due rami del motore. Aggiungere le loro richieste di flusso quando si dimensiona la pompa. La coppia dipende dalla pressione persa su ciascun motore; la velocità dell'albero dipende dal flusso che lo raggiunge. Verificare separatamente eventuali requisiti per la corrispondenza delle velocità.

Considerare le uscite prima di disegnare i tubi. Due trasportatori separati potrebbero richiedere controlli di velocità indipendenti. Una cinghia condivisa vincola i suoi rulli, mentre lo sterzo richiede una corsa diversa delle ruote in curva. Descrivi quei movimenti e l'eventuale necessità di fermare un solo albero. Includere la decelerazione se un carico in movimento può azionare il motore dopo che l'operatore ha rimosso il comando.

Per una ricerca iniziale dei componenti, BLINCE's La categoria del motore idraulico fornisce le indicazioni familiari disponibili. L'idoneità della serie dipende ancora dalla configurazione selezionata e dal suo circuito. Né il cognome né una fotografia stabiliscono la pressione consentita all'uscita di un motore.

Cosa cambia quando i motori condividono una pompa

Per i motori a cilindrata fissa in funzionamento stabile, il confronto di base è riportato di seguito. Bypass, valvole di controllo, perdite e perdite nelle tubazioni devono essere aggiunti al circuito vero e proprio.

Il secondo motore in un circuito in serie riceve olio pressurizzato dall'uscita del primo motore. Può produrre coppia perché la pressione cade nuovamente nelle sue stesse camere di lavoro. Il primo motore ha quindi pressione su entrambe le porte principali. La sua coppia segue la differenza tra tali pressioni, piuttosto che la sola lettura della pompa.

Le relazioni di spostamento di base utilizzate di seguito sono coerenti con Informazioni tecniche sui motori orbitali generali Danfoss, pagine 8 e 14–15 . Gli esempi sono calcoli assemblati per questo confronto. Non si tratta di misurazioni, valutazioni BLINCE o disegni di installazione proposti.

Flusso e pressione sono budget separati

Per un motore ideale, con cilindrata D in cm³/giro e portata in ingresso Q in L/min:

n = 1.000 × Q/D

Qui n è la velocità dell'albero in giri al minuto. La corrispondente coppia ideale T in N·m, utilizzando la caduta di pressione del motore Δp in bar, è:

T = Δp × D / (20 × π)

Risolvendo l'equazione della coppia per la pressione si ottiene Δp = 20 × π × T / D. Per un motore reale, tenere conto delle perdite nella stima del flusso e delle perdite meccaniche nella stima della coppia. Le equazioni motorie sono Q = D × n / (1.000 × ηv) e Δp = 20 × π × T / (D × ηhm), dove ηv è l'efficienza volumetrica e ηhm è l'efficienza idraulico-meccanica. Prendere i valori dalle curve del motore selezionato nel punto da calcolare. Una percentuale presa a un'altra velocità o pressione può modificare il risultato.

Il collegamento modifica il modo in cui questi requisiti individuali raggiungono la pompa. In serie, aggiungere le differenze di pressione richieste lungo il percorso del flusso principale. Parallelamente, aggiungere i flussi di diramazione richiesti. Scrivere entrambi i budget prima di confrontare la capacità della pompa. La pressione massima e la portata massima di una pompa non sono automaticamente disponibili insieme alla velocità e alla potenza di azionamento richieste.

Un confronto funzionato con gli stessi due motori

Questo ipotetico confronto ha quattro input:

• Cilindrata motore 1: 200 cm³/giro.

• Cilindrata motore 2: 200 cm³/giro.

• Coppia resistente al motore 1: 200 N·m.

• Coppia resistente al motore 2: 100 N·m.

Nessuno dei due carichi aziona il proprio motore esternamente. L'avviamento, l'accelerazione, le perdite e le perdite di valvole o tubazioni sono escluse da questo primo passaggio ideale.

Per il Motore 1, 20 × π × 200 / 200 equivale a 62,83 bar. Dimezzando la coppia per il Motore 2 si dimezza la differenza di pressione richiesta, portandola a 31,42 bar. Lo spostamento condiviso non ha reso i loro carichi uguali.

Impostare la portata della pompa su 40 L/min per il primo confronto. Per il parallelo, supponiamo che un controllo mantenga i flussi dei rami a 20 L/min ciascuno e tenga conto della pressione in eccesso nel ramo più leggero. Sostituire la portata in ingresso di ciascun motore con 1.000 × Q / 200 per ottenere le velocità della tavola. La ripartizione paritaria è una condizione di controllo imposta; ad un tee non è stata assegnata alcuna precisione di condivisione.

Per il resto dell'esempio, utilizzare un obiettivo comune di 100 giri al minuto. La serie quindi richiede 20 L/min attraverso la coppia e il parallelo controllato richiede 40 L/min in totale. I carichi resistenti rimangono ai valori originali. Ciò fornisce un'uscita comune per il confronto di pressione e potenza.

Il confronto delle pompe richiede un punto su una curva: portata alla pressione e velocità di azionamento richieste. Includere le efficienze e le perdite di percorso per individuarlo. Se la documentazione fornisce solo due massimi indipendenti, ottenere i dati operativi mancanti prima di selezionare la coppia di motori.

Leggi un circuito in serie come una mappa di pressione

Utilizzare la stessa ipotetica coppia a 100 giri/min. Aggiungere 6 bar presunti tra l'uscita del secondo motore e il serbatoio. Per questa mappa di pressione semplificata, ignorare la perdita nel breve collegamento tra i motori.

Partendo dall'estremità del serbatoio le somme sono 6 + 31,42 = 37,42 bar al bivio e 37,42 + 62,83 = 100,25 bar al primo ingresso. Altri ipotetici 6 bar nel percorso di controllo dell'alimentazione portano lo scarico della pompa a 106,25 bar.

Al Motore 1, sottrarre le letture delle due porte: 100,25 − 37,42 fornisce i 62,83 bar utilizzati nel calcolo della coppia. Usare solo la lettura in ingresso sovrastimerebbe la coppia. Nel frattempo, i 37,42 bar all'uscita devono essere confrontati con la pressione di uscita consentita dalla struttura selezionata per questa velocità e servizio.

Se il carico del motore 2 aumenta, aumenta anche la caduta di pressione richiesta. La pressione all'uscita del motore 1 aumenta con esso e la pompa deve fornire il totale maggiore se si vogliono mantenere entrambe le coppie. Un indicatore sulla pompa non può mostrare come viene distribuito il totale. Due letture delle porte di lavoro su ciascun motore forniscono le differenze locali necessarie per la valutazione.

Per l'operazione inversa, disegna una seconda mappa con le frecce invertite. Il motore precedentemente all'estremità del serbatoio ora può ricevere per primo il flusso della pompa. Controllare entrambe le funzioni della porta, compresi eventuali percorsi delle valvole di rilascio dei freni, di lavaggio e di ritegno. Copiare i nomi delle porte da ciascun disegno del motore e stabilire la rotazione dell'albero dalla direzione di visualizzazione indicata.

La pressione di uscita e la pressione della cassa necessitano dei propri limiti

Quello di Vivoil le linee guida sull'utilizzo dei motori in serie specificano la versione con drenaggio esterno e un collegamento di drenaggio a bassa pressione adeguato. Questo requisito appartiene alla costruzione documentata di Vivoil.

Mantenere voci di valutazione separate per pressione in ingresso, pressione in uscita, pressione differenziale e pressione della cassa o della tenuta meccanica. Registra la durata e le condizioni insieme ad esse. Lo scarico esterno non modifica i valori nominali delle porte di lavoro. Ad esempio, è necessario un limite di uscita per valutare i 37,42 bar calcolati.

I diagrammi alle pagine 19–20 del Le informazioni sul motore orbitale di Danfoss mostrano come le diverse disposizioni interne si collegano alla tenuta meccanica. Sul disegno della macchina proposto, etichettare separatamente il ritorno di lavoro, lo scarico della scatola e il collegamento del freno. Uno scarico collegato alla linea di lavoro intermedia vedrebbe la pressione di quella linea.

IL Il documento sui motori Danfoss L e K Frame, pagina 13 , subordina il funzionamento in serie ai limiti del sistema, della carica e della pressione della custodia e richiede assistenza per l'applicazione poiché la durata dei cuscinetti è compromessa. Mantieni le restrizioni specifiche del modello allegate alla revisione della configurazione.

Traccia la potenza attraverso la coppia

Per il servizio indicato a 100 giri/min, la somma delle coppie resistenti è di 300 N·m. La potenza dell'albero è:

Albero a camme = (200 + 100) × 2 × π × 100 / 60.000 = 3,14 kW

I kW idraulici possono essere trovati moltiplicando bar per L/min e dividendo per 600. L'ingresso in serie ideale è 94,25 × 20 / 600 = 3,14 kW. Alimentando una rete parallela a pressione costante con 40 L/min con una differenza mandata-ritorno di 62,83 bar si ottengono 4,19 kW. In questo esempio, una valvola a farfalla nel ramo più leggero assorbe 31,42 bar a 20 L/min, equivalenti a 1,05 kW. Scegliendo un'altra architettura di controllo, le sue perdite dovrebbero essere calcolate dai suoi percorsi di flusso e pressione.

Includere le perdite comuni presunte di alimentazione e ritorno di 12 bar utilizzate in precedenza. A 20 l/min, tali perdite aggiungono 0,40 kW nell'esempio in serie. Ai 40 l/min totali del circuito parallelo, gli stessi 12 bar presunti aggiungono 0,80 kW. Il confronto risultante è:

La barra fissa a 12 è un'illustrazione. Utilizzare la curva di perdita effettiva di ciascun tubo, raccordo e raffreddatore per la selezione. Ricontrollare i percorsi del flusso che ciascuna opzione porterebbe, compreso l'effetto dell'efficienza del motore e della pompa sull'ingresso dell'azionamento. La durata di ciascuno stato di funzionamento è necessaria per trasformare la stima della perdita in una valutazione del calore.

L'opzione parallela potrebbe comunque essere necessaria per la regolazione indipendente o il ripristino dei guasti. I suoi controlli devono essere valutati rispetto a quel lavoro. Includere periodi con un motore scarico o fermo; possono occupare un turno molto più lungo del servizio simultaneo più pesante. Il valore di perdita di ramo di 1,05 kW riportato sopra si applica solo all'esempio di strozzamento indicato.

Perché un flusso uguale non garantisce un movimento uguale

Confronta due ipotetici spostamenti ideali:

L'impianto idraulico di serie preserva il rapporto di spostamento. La stessa velocità in parallelo richiede flussi di diramazione diversi, come mostrato sopra.

Per l'ultima riga, le richieste ideali di ingresso sono state divise per un ηv presunto pari a 0,92. La domanda di ingresso totale diventa 48,91 L/min. Uguali efficienze presunte preservano il rapporto. Un'effettiva indagine sul divisore necessita delle curve alle condizioni e alla pressione dell'olio pertinenti; i due motori potrebbero avere perdite diverse in quel punto.

Il percorso delle perdite modifica il bilanciamento del flusso in serie. Per un esempio separato, assegnare 20 L/min all'ingresso del Motore 1 e 0,6 L/min al suo scarico esterno. Senza altre diramazioni, all'uscita principale restano 19,4 l/min, una riduzione del 3%. La perdita che raggiunge la presa di lavoro rimane nella fornitura a valle. Disegnane la destinazione prima di sottrarla, in modo che il petrolio non venga conteggiato due volte come perdita esterna.

Controllare il diametro del rullo e il numero di giri dell'albero. Prendiamo due ipotetici rulli di 100 e 102 mm in corrispondenza delle loro superfici effettive. A 100 giri al minuto, la circonferenza per giri al minuto dà 31,42 e 32,04 m/min. Lasciandoli liberi dall'aggancio meccanico la relativa corsa raggiungerebbe circa 3,14 m in cinque minuti. La differenza calcolata è di 0,63 m/min sulle superfici. Una cintura condivisa impedisce questo libero accumulo; le forze, lo slittamento o la velocità effettiva devono cambiare per adattarsi al vincolo.

Assegnare un nome alla quantità controllata nella tolleranza. La velocità superficiale del rullo, il numero di giri dell'albero e la posizione angolare possono richiedere correzioni diverse. Includere l'intervallo e le modifiche del carico. Un processo che accetta una variazione di velocità del 5% offre al progettista uno spazio che una relazione angolare fissa su avvii ripetuti non gli dà.

Scegli il controllo dei rami attorno al movimento richiesto

Una connessione parallela non controllata è appropriata solo laddove il suo comportamento di flusso effettivo è accettabile. Se un ramo offre un percorso di flusso più semplice, l'allocazione può cambiare al variare del carico. Lunghezze uguali dei tubi o cilindrate nominali corrispondenti del motore non stabiliscono una divisione controllata. Identificare quale dispositivo stabilisce il flusso di ciascun ramo nell'intervallo operativo.

I suggerimenti tecnici sui divisori di flusso di Sun Hydraulics, pagine 1–2 , distinguono la divisione in una direzione dalla divisione e combinazione per i compiti del motore bidirezionale. Avvertono inoltre che il funzionamento al di sotto del campo di portata specificato può perdere la divisione prevista e che le uscite accoppiate meccanicamente richiedono attenzione alla cavitazione, al bloccaggio e all'intensificazione della pressione. Queste caratteristiche appartengono al dispositivo e al circuito selezionato; un'etichetta con la scritta '50:50' non descrive tutti gli stati.

Tre requisiti operativi comportano diverse verifiche di controllo:

Una semplice catena in serie collega insieme i principali percorsi del flusso. L'arresto di un albero può limitare l'altro a meno che non sia previsto un bypass progettato o un altro percorso operativo. Aggiungere il bypass allo schema e tracciare il flusso del motore rimanente con il suo stato aperto, chiuso e in fase di cambiamento. Questi tre schizzi espongono qualsiasi cambiamento di pressione o velocità introdotto dal percorso aggiuntivo.

Includere gli ingranaggi, le catene, la cinghia condivisa ed eventuali contatti intermittenti sul disegno inviato per la selezione del controllo. Una connessione rigida impone il movimento dell'albero e può trasferire la coppia tra le uscite. Il contatto attraverso una cinghia o il terreno può imporre un vincolo diverso durante il funzionamento della macchina. Contrassegnare quando si applica ciascun vincolo in modo che il rapporto di flusso proposto possa essere confrontato con il movimento meccanico.

Includere gli stati di stallo, di avvio e di arresto

Contrassegnare un albero bloccato su una copia dello schema. Su un altro, spegni un'unità; al terzo, invertire il comando con gli alberi ancora in movimento. Tracciare le circonvallazioni e i percorsi di soccorso locali su ciascuna copia. I dati con esecuzione normale lasciano tali eventi aperti per la revisione.

Per le serie, confrontare la richiesta di carico combinato con la pressione disponibile. Una volta che la domanda supera la capacità di fornitura, il calcolo non supporta più entrambi i punti operativi richiesti. Utilizzare le perdite effettive e i percorsi delle valvole per analizzare il movimento risultante. Controllare il componente installato e i limiti di azionamento prima di prendere in considerazione qualsiasi modifica all'impostazione di scarico.

Per il parallelo, tracciare il comando di derivazione montato con un albero bloccato e con il carico rimosso. Includere il flusso inverso. Un controllo di priorità assegna intenzionalmente la fornitura in modo diverso rispetto a un divisore con rapporto uguale. Le valvole indipendenti introducono i propri stati comandati. La revisione necessita delle informazioni del produttore per il dispositivo effettivo e la posizione della valvola.

Aggiungi coppia di spunto per un riavvio carico. Un freno montato necessita che l'evento di rilascio venga contrassegnato nella sequenza, con la pressione disponibile in quell'evento. Utilizzare i dati di avviamento del motore per questo controllo. I dati sull'efficienza di corsa nell'esempio pratico lasciano le prestazioni di fuga non dimostrate.

Durante un arresto, un carico rotante può continuare a far circolare l'olio nel motore. Contrassegnare la direzione di pompaggio sullo schizzo dello stato di arresto. Chiedere al revisore del circuito di identificare i percorsi di rifornimento e di limitazione della pressione, compresi i passaggi che una valvola può isolare dallo scarico della pompa. La protezione per questa energia immagazzinata deve essere selezionata separatamente dal normale calcolo di guida.

Per una revisione iniziale dello stato, un breve foglio di lavoro è più utile di una singola cifra di pressione massima:

Sostituzione di un motore in una coppia esistente

Mantenere il suffisso completo del motore esistente quando si confrontano le sostituzioni. Accanto al disegno della flangia e dell'albero, confrontare la cilindrata, le funzioni delle porte, i valori di uscita, la disposizione degli scarichi e le relative curve. Il secondo motore e i suoi controlli fanno parte di questo confronto perché la sostituzione cambia un membro di una coppia funzionante.

Per una coppia di sostituzioni nominalmente uguali, confrontare le voci della curva per il flusso in ingresso alla velocità e alla coppia richieste. Mantenere le condizioni dell'olio allegate a tali voci. Aggiungere il rapporto del divisore installato, il campo di portata e la capacità di direzione. Tale confronto potrebbe rivelare un punto operativo mancante anche quando lo spostamento del titolo corrisponde.

Registrare il circuito come trovato prima di ordinare. Fotografare entrambe le etichette del modello, tracciare la linea di interconnessione principale, identificare ogni drenaggio della custodia e contrassegnare qualsiasi bypass o gruppo di porte incrociate. Un secondo tubo piccolo può essere un collegamento per il rilascio dei freni o per il lavaggio, quindi identificarlo dal disegno del motore. Conservare le etichette delle porte originali nel record; nomi informali come 'tubo di ritorno' possono significare carichi di pressione diversi nel funzionamento in serie.

Di BLINCE la gamma del motore orbitale può essere utilizzata per avviare una richiesta di configurazione. Una famiglia o uno sfollato comparabile è candidato alla revisione. Sono ancora necessari il disegno selezionato, i limiti operativi e il confronto delle interfacce prima di definirlo una sostituzione per uno dei motori in una coppia esistente.

Cosa inviare con una richiesta a due motori

Una ricerca utile inizia con il circuito contrassegnato e la descrizione delle uscite. Per un'ipotetica macchina a rulli, ciò potrebbe leggere: 'Obiettivo 100 giri al minuto su entrambi i rulli. Ciascun rullo deve essere in grado di fermarsi da solo. Una cinghia comune li collega mentre sono caricati.' Gli ultimi due requisiti devono essere riconciliati nella progettazione del controllo, quindi includere quando la cinghia è impegnata e quali stati di arresto sono consentiti.

Per la selezione dei componenti allegare:

• Identificazione: sia targhette motore che codici completi proposti.

• Duty: la coppia e il numero di giri richiesti su ciascun albero.

• Alimentazione: portata della pompa alla velocità di azionamento prevista e alla pressione disponibile.

Per le apparecchiature esistenti, inserire la posizione e le condizioni della porta accanto al valore del test. Registrare la posizione della valvola, il numero di giri dell'albero e la temperatura dell'olio con la pressione in modo che il revisore possa individuare il punto operativo sulla curva del motore.

Aggiungere l'errore di velocità o posizione consentito su un intervallo stabilito. Segnare il funzionamento in avanti e indietro, i carichi di guida esterni e la risposta richiesta dopo uno stallo. Uno schizzo del percorso di scarico e le schede relative ai limiti del motore disponibili possono completare il pacchetto tecnico. Le richieste di sostituzione necessitano anche dei disegni di interfaccia vecchi e proposti, con le dimensioni e le funzioni delle porte identificate.

Chiedere a un tecnico qualificato di effettuare le letture della porta di lavoro e dello scarico della cassa attraverso i punti di prova designati. Seguire la procedura approvata dalla macchina, fissarne il carico e utilizzare strumenti idonei al circuito. L'apertura di una linea idraulica sotto tensione non è sicura; mantenere le linee chiuse durante il test.

Inviare il circuito a due motori contrassegnato a BLINCE con richiesta del disegno e della scheda limite del motore candidato. Richiedere conferma dei limiti di pressione in uscita e nella cassa e del servizio in serie o parallelo consentito. Registrare qualsiasi punto operativo o stato della valvola che necessita ancora di revisione prima di rilasciare l'ordine del motore.

Tel: +86 132 4232 1601

✉️ E-mail: sales16@blince.com

Sito web: https://blince.com

Disclaimer

Questo articolo è una guida tecnica generale. La selezione del componente finale dovrebbe basarsi sui disegni della macchina, sui dati idraulici misurati, sulle condizioni di lavoro, sui requisiti di sicurezza e sulla conferma di un ingegnere o fornitore idraulico qualificato.

Squadra idraulica di Blince

Blince Hydraulic è un'azienda leader del settore dedicata alla produzione di potenza fluida di precisione e soluzioni idrauliche personalizzate. Supportato da decenni di profonda esperienza nel settore dei macchinari industriali e da migliaia di implementazioni globali di successo, il nostro team di ingegneri si concentra interamente sulla produzione di componenti idraulici ad alte prestazioni, tra cui motori orbitali specializzati, motore di azionamento della corsa ad alta pressione e robuste valvole di controllo direzionale . La nostra infrastruttura di produzione utilizza sistemi di lavorazione CNC multiasse all'avanguardia ed è completamente certificata ISO 9001 per garantire una precisione volumetrica ripetibile in ogni singolo ciclo di produzione.

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