デザインノートには「1,200 N・m at 60 rpm」と記載されています。これはドライブを比較するのに十分な情報のように見えますが、そうではありません。プラントのフレームの横に電力があります。この機械には油圧ポンプとバルブバンクも付いています。どちらのドライブでも適合可能です。致命的な間違いは、定格キロワットだけでどちらかを選択することです。
次に、1 サイクル中に何が起こるかを追加します。シャフトは製品の負荷に抗して始動し、数秒ごとに反転し、原動機から 15 メートルの位置にあります。洗い流し防止や厳密な速度制御も必要な場合があります。これらの詳細は選択シートの上部に記載されています。それらがわかれば、被駆動シャフトから逆算して比較することができます。
近くに電源があり、安定した動作サイクルがある固定軸の場合は、電気モーター、ドライブ、減速機、ブレーキを 1 つのパッケージとして価格設定することから始めます。機械にすでに使用可能な油圧能力がある場合、またはアクチュエータを可動構造上でコンパクトに保つ必要がある場合は、油圧オプションを同じ候補リストに入れてください。どちらかの見積もりが受け入れられる前に、必要な速度での始動トルクと運転トルク、実際のサイクル、除去する必要がある熱、および動力源とシャフト間のすべてのインターフェースを比較してください。
完全なモデルが判明するまで、比較はアーキテクチャ レベルで停止します。ブリンス 油圧モータ ファミリは 1 つの性能範囲を共有するわけではありません。 軌道モーターの範囲は、ラジアルピストン、アキシャルピストン、ギアの設計とは異なる速度とトルクの領域を占めます。たとえば、電気モーターと VFD パッケージは、効率、冷却、過負荷時間も同様に異なります。したがって、最終的な定格は、選択したモデルシートとデューティポイントに基づいて決定する必要があります。
以下の水力学的方程式は、パーカーが発表した流量、トルク、および出力に関するモーター関係を使用しています。電気駆動の議論では、モーター、ドライブ、トランスミッション、負荷を 1 つのシステムとして扱う米国エネルギー省のモーター システム ガイダンスが使用されています。マークされた数値は 例として 決定方法を示しています。これらは BLINCE のパフォーマンスを約束するものではありません。
シャフト要件を速度、トルク、時間のプロファイルとして記述します。離脱トルク、運転トルク、最高速度と最低速度、加速時間、逆転周波数、許容失速時間、ラジアル荷重とアキシアル荷重、およびサイクルあたりの時間を記録します。 BLINCE ガイド 油圧モーターの選択 により、流量と変位が速度を支配する理由が説明されます。 ポンプとモーターのマッチングガイドは、 有効な圧力差をトルクと熱に結び付けます。電気モーターは、VFD、ギアボックス、カップリング、冷却装置を通じて同じ負荷曲線に対してチェックする必要があります。
一定の速度で 8 時間稼働するコンベアは、負荷がかかった状態で始動し、頻繁に逆転し、ゼロ速度近くで時間を費やすウインチと同じ判断ではありません。電気モーターと減速機を組み合わせると効率的で、コンベア上での監視が容易になる場合があります。トルク密度、遠隔配置、制御された逆転が重要な場合には、ダイレクトドライブまたはギア付き油圧モーターがウインチに適合する場合があります。 BLINCEの記事 減速機を備えた油圧モーターは、 ギアボックス比がトルクと速度の両方を変化させる理由と、その影響を示します。 油圧モーター アプリケーション ガイドは、 移動、産業、農業、海洋の業務を分離するのに役立ちます。
電気の面では、ユーティリティメーターはモーターよりも重要です。電力は VFD を通過し、次にモーターとギアボックスを通過してからシャフトに到達します。周波数と電圧を変更すると、ドライブの速度とトルクを制御できますが、ケーブル損失、モーター冷却、伝送損失、および負荷プロファイルはエネルギーバランスに残ります。これが、米国エネルギー省がモーターをその駆動装置および被駆動装置とともに評価する理由です。
油圧モーターでは、シャフト速度はモーターに実際に入るオイルに従います。トルクは、その両端の圧力降下に追従します。ポンプ出口ゲージは、それ自体ではどちらの量も表示できません。圧力がバルブまたは戻りラインを通過して消失し、一部の流れが内部漏れを介して流出する可能性があります。モーターの弱さを責める前に、次のことを確認してください。 圧力計の位置 と許可される条件 ケースドレン圧力を測定し、測定値が必要な範囲のみポンプ、バルブ、ライン、リザーバー、フィルター、クーラーを追跡します。
負荷側でグリッド電力が利用できる場合、電気ドライブの変換チェーンは短くなることがよくあります。電気はドライブとモーターを通過し、その後ギアボックスを通過する可能性があります。集中油圧システムは機械動力を油圧流量に変換し、その後シャフト動力に戻しますが、ポンプ、バルブ、ライン、モーターで圧力損失と漏れが発生します。継続的に稼働する定置機械の場合、特に油圧パワー ユニットがこの 1 軸のみに存在する場合、追加のチェーンにより電動オプションが魅力的になります。
油圧は機械レベルではまだ勝つことができます。 1 つのパワー ユニットがいくつかの断続的な機能を果たし、ホースで関節フレームの周囲に電力を供給でき、コンパクトなアクチュエータで各関節に大型の電気機械を配置することなく大きなトルクを供給できます。この選択は、BLINCE の場合に特に重要になります。 ラジアルピストンモーターのオプションは、 低速高トルク負荷、またはコンパクトな場合に検討されています。 OMR 軌道モーターは、 制約されたエンベロープに適合できます。公開された家族データにより候補者プールが定義されます。実際のデューティポイントが十分に効率的であるかどうかを決定します。
機械の状態 |
油圧モーターの方向 |
電動モーターの方向 |
コストまたは制限を確認する必要があります |
確認データ |
|---|---|---|---|---|
低速での高い始動トルク |
有力な候補、特に LSHT 設計 |
多くの場合、VFD のオーバーサイジングやギアボックスが必要になります |
失速時の熱。ギアボックスのサイズ |
離脱トルク、始動時間、始動数/時間 |
電源付近での連続定速運転 |
可能ですが、油圧チェーン全体が重要です |
魅力的な場合が多い |
油圧アイドル損失と電気/VFD損失 |
負荷プロファイル、年間時間、測定された入力電力 |
原動機から遠く離れたアクチュエータ、または関節ブーム上にあるアクチュエータ |
ホースにより柔軟な配線が可能 |
長いケーブルも可能ですが、局所的なモーターの質量と保護が重要です |
ホースの圧力損失とケーブル/ドライブの取り付け |
距離、動き、曲げ半径、電圧、圧力、流量 |
頻繁な逆転と衝撃荷重 |
バルブとリリーフ構造により逆転とトルク制限を管理可能 |
VFD はトルクを正確に反転および制限できます |
熱、圧力スパイク、回生エネルギー |
反転時間、慣性、衝撃係数、減速計画 |
湿った場所、泥だらけの場所、爆発性の場所、腐食性の場所、または洗い流される場所 |
電源を遠くに保つことができます。液体/火/環境に関するルールは引き続き適用されます |
適切なエンクロージャとエリアの認定が必要 |
漏洩リスクと筐体/認証コストの比較 |
危険分類、侵入、温度、流体ルール |
広範囲にわたる高い速度精度 |
閉ループ油圧で実現できますが、センサーと制御が必要です |
サーボ/VFD システムは多くの場合、より単純です |
帯域幅と低速冷却を制御 |
速度許容範囲、フィードバック、応答時間 |
既存の多機能油圧機械 |
容量と冷却があれば電源を再利用可能 |
別個の電気軸を追加します |
共有フロー相互作用と熱 |
同時機能、予備流量、戻り圧力 |
1 つの独立した固定回転軸 |
新しい HPU は不釣り合いかもしれない |
通常はよりシンプルなインフラストラクチャ |
モーター/ギアボックスのエンベロープとピーク需要 |
ユーティリティ、義務、レイアウト、メンテナンスのスキル |
テーブルはスクリーニングツールです。結果の 1 つは、油圧アクチュエータは小さいものの、原動機に戻るエネルギー経路が比較的高価であることを示している可能性があります。また、減速機、ブレーキ、エンクロージャ、冷却用のスペースが見つかった後でのみ、効率的な電気軸を優先する場合もあります。いずれかの方向をより小さなシステムとして扱う前に、不足している部分に価格を設定します。
60 rpm で稼働し、移動後に 1,200 N・m が必要なプロセス ドラムを例に挙げます。始動により、需要は一時的に 1,600 N・m に上昇します。この最初のパスでは、加速慣性、ベアリング抵抗、圧力スパイク、ギアボックス損失、サービス係数を意図的に除外します。これらの項目は、2 つの基本ルートのサイズが調整された後に返されます。
シャフトパワーは次のとおりです。
P = 2 × π × n × T ÷ 60,000
P = 2 × π × 60 rpm × 1,200 N・m ÷ 60,000 = 7.54 kW
ドラムが稼働すると、シャフトは 7.54 kW の機械的仕事を行います。したがって、7.5 kW の銘板はすでに選択肢に近づきすぎています。伝送損失、高温運転条件、または 1,600 N・m 始動をカバーするものはまだありません。 7.54 kW は、機器の定格ではなく、負荷値として保持してください。
予備油圧モーターが 160 bar の有効圧力差と0.88 の 例の 機械効率で動作すると仮定します。パーカーが公表している SI トルクの関係は次のとおりです。
T = D × Δp × ηm ÷ 63
ディスプレイスメント用に再配置:
D = 63 × T ÷ (Δp × ηm)
D = 63 × 1,200 ÷ (160 × 0.88) = 537 cm³/rev
次に、体積効率の例として 0.90 を使用し、60 rpm を維持するのに必要なオイルを計算します。
Q = D × n ÷ (1,000 × ηv)
Q = 537 × 60 ÷ (1,000 × 0.90) = 35.8 L/min
これら 2 つのモーター ポート条件は、次の油圧入力に対応します。
Ph = Q × Δp ÷ 600 = 35.8 × 160 ÷ 600 = 9.55 kW
結果によって次のアクションが変わります。 537 cm³/rev 付近のモーターは出発点にすぎません。設計チームは、選択した圧力、速度、粘度、デューティで連続トルクと始動トルクの両方を提供できる公開モデルを見つける必要があります。次に、バルブとラインの損失、戻り背圧、ケースドレン要件、ポンプ効率、冷却器の容量を追加する必要があります。の候補者 ラジアルピストンモーターファミリーとは 異なる方法でデューティにアプローチする場合があります。 軌道モーターなので、変位だけよりもアーキテクチャと正確な性能チャートが重要です。
1,500 rpm の電気モーターを 60 rpm のドラムに直接接続することはできません。したがって、最初のギアボックスの推定値は 1,500 ÷ 60 = 25:1となります。ギアボックス効率の例として 0.94 を使用すると、連続トルク要件がモーター シャフトに移動します。
Tm = 1,200 ÷ (25 × 0.94) = 51.1N・m
モーターの機械出力は少なくとも次のとおりである必要があります。
Pm = 7.54 ÷ 0.94 = 8.02 kW
8キロワットもカタログ選択ではありません。 1,600 N・m の離脱イベントは、 68.1 N・mになります。 モーターまたは駆動マージンが追加される前に、モーターシャフトで次のパスでは、その点をモーター/VFD 過負荷曲線上に配置し、それがどれくらい続くかを確認する必要があります。ギアボックスのサービス係数、出力ベアリング負荷、低速冷却、ブレーキ、および回生エネルギーにより、パッケージが別のフレーム サイズに押し上げられる可能性があります。
どちらのサプライヤーも、テスト可能なものに基づいて見積を行うことができるようになりました。油圧提案では、想定される圧力差でおよそ 36 L/min がモーターにどの程度到達するかを示す必要があります。電気的提案では、およそ 25:1 のトランスミッションと始動のための十分な過負荷時間を示す必要があります。固定ドラムの場合、年間時間と測定された入力エネルギーによって選択が決定される可能性があります。モバイル機械では、予備の油圧容量、シャフトの質量、ホースの配線、および衝撃荷重が結果を上回る可能性があります。
軸が位置を繰り返す必要がある場合、または別の軸と同期する必要がある場合、電気的な提案にはすぐに利点があります。VFD またはサーボ コントローラーがすでに電流、速度、位置、および障害を報告します。それは機械的なチェックを取り除くものではありません。低速では、自冷式誘導モーターは通気性を失う可能性があり、減速機はバックラッシュを追加します。サプライヤーに、コントローラー単体ではなく、組み立てられたドライブの使用可能な速度範囲と位置許容差を明記するよう依頼してください。
油圧速度は有効流量とモーター容量に従います。トルクは有効な圧力差と変位に従います。閉ループバルブ、可変ポンプ、電子制御、および速度センサーは油圧軸を正確にしますが、油温、漏れ、バルブ不感帯、負荷の変化、および圧縮率が応答に影響します。ブリンス ポンプとモーターのマッチング方法は これらの変数を結び付けますが、そのガイドは モーターと減速機は、 機械的な減速によって動作点が向上する場合を示しています。
2 つのパンフレットの名目効率を比較して、エネルギー調査が完了したと判断しないでください。電動軸の場合、アイドル時間、低負荷動作、ブレーキ、ギアボックス損失、補助冷却など、実際のサイクルにわたる VFD 入力電力を記録します。油圧軸の場合は、原動機入力、ポンプ制御状態、作業中および待機中の圧力と流量、スロットル損失、漏れ、戻り背圧、およびクーラー/ファンの電力を記録します。米国エネルギー省のモーター システムのアプローチは、単一のコンポーネントではなく駆動システムを調査しているため、まさに有用です。
熱も信頼性を変化させます。油圧損失は油熱となり、戻り圧力が高くなることで有効なモーター差圧が低下する可能性があります。瞬き オイルクーラーのサイジングガイド では、冷却能力と許容背圧を同時にチェックする必要がある理由を説明しています。 温度ショックガイドは、 オイルとハウジングの急激な温度差に対処します。電気モーターには独自の温度限界があり、筐体、周囲温度、時間当たりの起動数、低速冷却、高調波、過負荷期間はすべて、使用可能な定格に影響します。
関節式ブームでは、原動機をアクチュエータの横に置くのは面倒かもしれません。ホースを使用すると、中央に取り付けられたポンプが可動構造上のコンパクトなモーターに電力を供給できます。これは、ステアリング システム、ウインチ、農業ツール、およびアタッチメントでの使用を説明しています。パッケージングの利点には、ラインの損失、ホースの曲がり、漏れの露出、濾過、交換のためのアクセスなどの利点があります。の 油圧モーターのアプリケーションガイドは 、適切な用途を特定するのに役立ちます。 ケースドレンガイドは、 シャフトシールとハウジングの圧力を決定する小さなラインをカバーします。
電気ケーブルは長距離を移動することもでき、最新のモーターは過酷な環境向けに仕様を指定することもできます。選択には、電圧降下、電磁適合性、コネクタの動作、エンクロージャ クラス、エリア分類、ケーブル保護、モーターの質量、および取り付けポイントの熱を含める必要があります。危険区域では、「アクチュエータに電気が供給されていない」でも「密閉された電気モーター」でも十分ではありません。完全なマシンには、該当する認定アーキテクチャと資格のある安全性レビューが必要です。
メンテナンス チームは、多くの場合、機械を開ける前に電気的故障を読み取ることができます。電流、巻線温度、絶縁状態、振動、VFD 履歴によって検索範囲が絞り込まれます。物理的な作業は依然としてベアリング、ファン、ケーブル、コネクタ、ブレーキ、エンコーダ、ギアボックスにかかっています。標準モーターの在庫は簡単かもしれません。カスタム減速機、ブレーキ、エンコーダ、または認定エンクロージャは、修理に耐えられる可能性が高くなります。
水圧診断は症状の変化箇所から始まります。指定されたポイントの圧力と流量を記録し、油の温度、清浄度、音、外部漏れ、ケースドレン流量を追加します。モーターの速度が遅い場合は、ポンプ、バルブ、戻りライン、クーラー、または機械負荷の問題が現れる場所のみである可能性があります。へのガイド 圧力計の位置は、 それらのゾーンを分離するのに役立ちます。の説明 モーターケースのドレンは、 交換チームが見落としがちな接続をカバーしています。
kWのみの比較です。 シャフト出力は必要ですが、始動トルク、過負荷期間、速度範囲、または冷却については記載されていません。最初にデューティ サイクルをプロットし、次にモーターとすべてのトランスミッション要素のサイズを設定します。
システムを定義せずに油圧を非効率的と呼ぶことはできません。 継続的に実行される専用のスロットル HPU は、断続的な軸にサービスを提供する既存の負荷検知マシンとは異なります。関連する動作サイクルを測定します。
電気駆動装置はメンテナンスフリーと言えます。 モーターは単純かもしれませんが、ギアボックス、ブレーキ、VFD、エンコーダー、ケーブル、エンクロージャー、および冷却装置には依然としてサービスと予備が必要です。
油圧計算では戻り圧力を無視します。 モーターのトルクはモーター全体の圧力差によって決まります。リターン圧力やケース圧力が高いと、ポンプ圧力が正常に見えてもトルクが失われ、シールが損傷する可能性があります。
ダイレクトドライブは自動的にコンパクトになると仮定します。 油圧モーターはシャフトに直接取り付けることができますが、電気モーターには減速機とブレーキが必要な場合があります。別の速度範囲では、電気パッケージがより小さくなる場合があります。モーター本体ではなく、取り付けられたエンベロープと質量を比較してください。
モーターの選択を安全機能として扱います。 負荷保持、緊急停止、過速度保護、ブレーキ、蓄積エネルギー制御には、機械レベルのリスク評価が必要です。コンポーネントの選択だけでは、安全な動作が証明されるわけではありません。
現在のモーターの銘板から負荷トルクが推測される場合、離脱負荷および過渡負荷が不明な場合、または平均速度のみが記録されている場合は、一時停止します。また、同時油圧機能、回生電気エネルギー、温度制限、危険区域要件、またはブレーキ動作が定義されていない場合も一時停止します。これらのギャップにより、推奨されるアーキテクチャが逆転する可能性があります。
ハウジングの写真だけから油圧交換を要求しないでください。ブリンス 油圧モータの製品群 には、さまざまなアーキテクチャが含まれており、さらには公開されている G シリーズ ギア モーターは 、容量、圧力、速度、回転、シャフト、フランジ、ポート、デューティを一致させる必要があります。電気の注文の場合は、電圧と周波数、取り付けと筐体の詳細、トルク曲線、VFD データ、ブレーキとフィードバックの要件、および意図するサービス係数を添付してください。
両方の提案に単一の動作点シートを使用します。マシンの機能から始めて、シャフトの機能、利用可能なユーティリティ、および物理的に適合する必要があるものごとにエントリをグループ化します。
機械の機能と駆動機器
必要な走行トルク、離脱トルク、ピークトルク、保持トルク
最小、通常、および最大シャフト速度
サイクルタイム、1時間あたりの反転数、1時間あたりの始動数、および年間稼働時間
負荷慣性モーメント、加速時間と停止時間、衝撃係数、許容失速時間
機械の電源;必要な VFD またはサーボ機能。再生エネルギーはどうなるのか。危険区域の分類 (該当する場合)
ポンプの銘板値だけでなく、提案されたモーターポートで測定された油圧流量と圧力
戻り圧力、ケース～ドレン経路、油種、粘度、使用温度、清浄度目標
シャフトとフランジの図面、減速機とブレーキの詳細、軸受荷重、利用可能な範囲、許容質量、サービスアクセス
ほこり、水、塩分、化学薬品、振動、高度、温度を含む周囲および設置場所への暴露
必要な制御精度、フィードバック、フェールセーフ動作、適用される機械規格
機械の図面と概略図、判読可能な銘板の写真、および現在のドライブから測定された出力、圧力、または流量データ
BLINCE は、そのシートを使用して、モデルを選択する前に不適切な油圧アーキテクチャを除外し、残りの軌道、ラジアルピストン、アキシャルピストン、またはギアモータールートの変位と流量を推定できます。欠落している圧力、リターンパス、およびインターフェースのデータは、見積もりの仮定に埋もれることなく、表示されたままになります。同じシートを電気供給業者に送り、そのモーター、駆動装置、減速機、ブレーキ、冷却パッケージが同じ義務を果たすようにします。
いいえ、油圧モーターは、特に油圧動力がすでに機械に搭載されている場合、必要な低速トルクをより少ないスペースにパッケージ化することができます。適切な駆動と減速を備えた電気モーターは、同じシャフトトルクを満たすことができます。ドライブのラベルではなく、トルク - 速度 - 時間の曲線が 2 つの提案を分けています。
代表的なサイクルにわたって機械境界での入力エネルギーを測定します。連続的に負荷がかかる固定軸の場合、モーター/VFD パッケージは多くの場合、いくつかの変換損失を回避します。共有油圧供給は、機能が断続的に実行される場合や原動機から遠く離れた場所にある場合には、別の状況を物語る可能性があります。コンポーネントの効率だけではその違いを示すことはできません。
いいえ、内部漏れ、バルブの動作、ホースの故障、または蓄積されたエネルギーにより、依然として負荷が移動する可能性があります。吊り荷や人を運ぶ装置の場合は、機械の承認された荷重保持およびブレーキ設計を使用し、適用される規格および認定された安全レビューに照らして検証してください。
低速高トルクモーターが負荷に直接接続される場合があります。モーターをより良い効率または速度領域に配置する場合、削減は依然として評価する価値がありますが、ギアボックスにより、損失、バックラッシュ、ベアリング負荷制限、および別のサービス要素が追加されます。実際の勤務現場で確認してください。
いいえ、VFD は電気モーターの駆動方法を変えます。油圧バルブは回路内のオイルを計測しますが、その圧力、戻り経路、安定性を設計する必要があります。どちらもシャフト速度に影響を与える可能性がありますが、一方をもう一方に置き換えることはできません。
離脱時間とピーク持続時間を含む、最低作業速度で必要なシャフト トルクで開始します。次に、速度、デューティ サイクル、環境、制御精度、エネルギー パスを追加します。定格電力だけでは不十分すぎます。
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この記事は一般的なエンジニアリング ガイドです。最終的なコンポーネントの選択は、機械の図面、測定された油圧データ、作業条件、安全要件、および資格のある油圧エンジニアまたはサプライヤーからの確認に基づいて行う必要があります。
Blince Hydraulic は業界をリードする企業です。 、精密設計の流体動力製造とカスタム油圧ソリューションに特化した産業機械における数十年にわたる深い専門知識と何千もの世界展開の成功に裏打ちされた当社のエンジニアリングチームは、以下を含む高性能油圧コンポーネントの製造に専念しています。 特殊な軌道モーター, 高圧走行によりモーターが駆動され、 堅牢な方向制御弁。当社の生産インフラストラクチャは最先端の多軸 CNC 加工システムを利用しており、ISO 9001 の完全認証を受けており、すべての製造工程で再現性のある体積精度を保証しています。
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