Silnik hydrauliczny a silnik elektryczny: przewodnik po wyborze układu napędowego

Dwóch dostawców podaje oś obrotową przy 350 N·m i 60 obr./min. Jeden proponuje bezpośredni silnik hydrauliczny. Drugi proponuje silnik elektryczny o prędkości 1500 obr./min, napęd o zmiennej częstotliwości i skrzynię biegów 25:1. Punkt wyjściowy wygląda identycznie, ale zainstalowane systemy takie nie są. Jeden zależy od ciśnienia, przepływu, zaworów, stanu oleju, ciśnienia powrotnego i chłodzenia. Drugi zależy od zasilania elektrycznego, elementów sterujących napędu, parametrów skrzyni biegów, hamowania, obudowy i chłodzenia silnika.

Praktyczna decyzja o wyborze silnika hydraulicznego lub elektrycznego dotyczy zatem kompletnej architektury: który zapewnia wymagany moment obrotowy i prędkość wału w rzeczywistym cyklu pracy, środowisko, sterowanie, plan konserwacji i dostępne źródło zasilania.

Krótka odpowiedź

Układ silnika elektrycznego jest często lepszym rozwiązaniem w przypadku stałej, zasilanej w sposób ciągły, czystej maszyny z jedną lub kilkoma osiami, gdzie liczy się efektywność energetyczna, precyzyjna kontrola prędkości, niskie ryzyko wycieków i łatwe monitorowanie stanu. Silnik hydrauliczny często pasuje do maszyn mobilnych lub oddalonych, kompaktowych osi o wysokim momencie obrotowym, obciążeń udarowych, częstych cofań i maszyn, które mają już odpowiedni zasilacz hydrauliczny. The Przewodnik po wyborze silnika BLINCE przedstawia pytania dotyczące strony hydraulicznej, podczas gdy Przewodnik doboru silników hydraulicznych przekształca określone obciążenie w obliczenia przesiewowe. Hybryda — elektryczny silnik główny napędzający jednostkę hydrauliczną — może być najlepszą odpowiedzią, gdy pożądana jest elektryfikacja, ale wiele cylindrów i siłowników obrotowych nadal korzysta ze scentralizowanego zasilania płynami.

Nie decyduj na podstawie samego momentu obrotowego. Zdefiniuj obwiednię momentu obrotowego obciążenia i prędkości, moment rozruchowy i szczytowy, cykl pracy, zachowanie podczas hamowania i wybiegu, źródło zasilania, warunki otoczenia, dopuszczalne ciepło, reakcję sterowania, objętość instalacji, dostęp do konserwacji i koszt cyklu życia. Następnie porównaj oba systemy na wale napędzanym i na pełnej granicy systemu.

Najpierw zdefiniuj, co jest porównywane

Sam silnik elektryczny rzadko jest odpowiednikiem wolnoobrotowego silnika hydraulicznego. Jeśli obciążenie wymaga 60 obr./min, przemysłowy silnik elektryczny pracujący z prędkością około 1500 obr./min zwykle potrzebuje skrzyni biegów, sprzęgła, konstrukcji montażowej, a czasami hamulca trzymającego. Zmienna prędkość zwykle dodaje VFD, urządzenia zabezpieczające, filtry, enkoder i elementy sterujące. Alternatywa hydrauliczna może bezpośrednio napędzać ładunek, ale wymaga pompy lub istniejącego źródła ciśnienia, zaworów, zbiornika, filtracji, chłodzenia, węży lub rurek i bezpiecznej kontroli ciśnienia. The Gama silników hydraulicznych BLINCE charakteryzuje się różnorodnością po stronie siłownika, natomiast kompletny przewodnik po silniku hydraulicznym wyjaśnia, dlaczego zasadę działania silnika i warunki obwodu należy rozpatrywać łącznie.

Uczciwe porównanie ma zatem dwie granice. Granicę pierwszą stanowi wał wyjściowy: wymagany moment obrotowy, prędkość, przyspieszenie, zachowanie pozycyjne, hamowanie i obciążenie. Granica druga to zainstalowana ścieżka energii: wejście elektryczne do VFD, silnika, skrzyni biegów i obciążenia w porównaniu do głównego napędu, pompy, zaworów, przewodów, silnika hydraulicznego i obciążenia. Książka źródłowa dotycząca układów silnikowych Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych również kładzie nacisk na podejście systemowe, a nie na optymalizację pojedynczego komponentu z osobna. Silnik o wysokiej wydajności nie ratuje przewymiarowanej skrzyni biegów lub złej strategii sterowania, podobnie jak wydajny silnik hydrauliczny nie ratuje dławionego, gorącego i zanieczyszczonego obwodu. The przewodnik po doborze silnika hydraulicznego i prowadnica o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym zapewnia kontekst hydrauliczny dla granicy systemu.

Tabela decyzyjna: gdzie każda architektura zwykle zaczyna się silniej

Ta tabela jest narzędziem przesiewowym, a nie uniwersalnym zwycięzcą. Dobrze zaprojektowany napęd elektryczny jest w stanie wytrzymać poważne wstrząsy, a napęd hydrauliczny o zamkniętej pętli zapewnia precyzyjny ruch. Rozwiązania te mogą zwiększać koszty, czujniki, chłodzenie, sterowanie i prace związane z uruchomieniem. Użytecznym pytaniem jest, która architektura spełnia specyfikację bez przenoszenia niedopuszczalnego obciążenia gdzie indziej.

Zacznij od obciążenia, a nie katalogu silnika

Przed otwarciem katalogu utwórz profil momentu obrotowego i prędkości obrotowej dla wału napędzanego. Rejestruj ciągły moment pracy, moment zrywania, moment przyspieszenia, moment zatoru lub udaru, maksymalną i minimalną prędkość, czas w każdym punkcie pracy, liczbę przewróceń na godzinę, uruchomień na godzinę i dozwolony czas zatrzymania. Jeśli ładunek może napędzać silnik — na przykład wciągarka opuszczająca, przenośnik zjazdowy, napęd obrotu lub bęben o dużej bezwładności — określ kwadrant wybiegu i energię, którą należy kontrolować. The Przewodnik doboru silnika hydraulicznego łączy moment obrotowy, prędkość, przemieszczenie, ciśnienie i przepływ, podczas gdy Praktyczny przewodnik po wyborze silnika hydraulicznego zawiera informacje o obciążeniu, montażu, oleju i obwodach.

Nie używaj znamionowego obciążenia maszyny jako zamiennika momentu obrotowego wału. Konwertuj siły na podstawie promienia bębna, promienia koła, przełożenia przekładni, geometrii połączeń, tarcia, nachylenia i przyspieszenia. Użyj najgorszej wiarygodnej geometrii, a nie najłatwiejszego punktu w połowie skoku. Oddziel jednosekundowy szczyt od 40-minutowego punktu pracy; oba mają znaczenie, ale regulują różne granice. The Porównanie przemieszczeń orbitalnych pokazuje, dlaczego sama liczba przemieszczeń nie kończy selekcji, a przewodnik utraty momentu obrotowego łączy moment obciążenia z pomiarami. Kupujący, który wysyła jedynie „potrzebny silnik 500 N·m”, nie dostarczył jeszcze wystarczających informacji, aby dokonać bezpiecznego wyboru układu hydraulicznego lub możliwego do obrony wyboru napędu elektrycznego.

Porównanie działające w jednym punkcie wyjściowym

Poniżej znajduje się przykład , a nie obietnica dotycząca produktu BLINCE. Załóżmy, że jedna oś wymaga:

• Moment obciążenia ciągłego 350 N·m przy 60 obr./min;

• krótkotrwały moment rozruchowy 500 N·m;

• częsta praca przy niskiej prędkości;

• brak zewnętrznej redukcji biegów przy opcji hydraulicznej;

• dostępna opcja silnika elektrycznego 1500 obr./min ze skrzynią biegów 25:1.

1. Mechaniczna moc wyjściowa

Dla ruchu obrotowego:

Pout (kW) = moment obrotowy (N·m) × 2π × prędkość (obr/min) ÷ 60 000

Pout = 350 × 2π × 60 ÷ 60 000 = 2,20 kW

Wynik 2,20 kW to użyteczna moc ciągła na wale obciążeniowym. Nie jest to wymagany pobór prądu i nie jest to wymagany pobór mocy agregatu hydraulicznego. Straty, czynniki pomocnicze, przyspieszenie, wartości szczytowe, temperatura otoczenia i współczynniki eksploatacyjne nadal należy dodać do odpowiednich granic.

2. Przykładowe obliczenia silnika hydraulicznego

Załóżmy, że przykładowa wydajność silnika hydraulicznego wynosi 200 cm³/obr, sprawność hydrauliczno-mechaniczna 0,90 i sprawność objętościowa 0,90 w wybranym punkcie pracy. Rzeczywista wydajność musi pochodzić z danych wybranego silnika przy odpowiednim ciśnieniu, prędkości, temperaturze i lepkości. Danfoss definiuje całkowitą sprawność silnika jako iloczyn sprawności objętościowej i hydrauliczno-mechanicznej; wycieki i straty mechaniczne wpływają w różny sposób na prędkość i moment obrotowy.

Wymagana różnica ciśnień silnika:

Δp (bar) = 20π × moment obrotowy (N·m) ÷ [przemieszczenie (cm³/obr.) × ηhm]

Δp = 20π × 350 ÷ (200 × 0,90) = 122,2 bara

Wymagany przepływ wlotowy:

Q (L/min) = przemieszczenie (cm³/obr.) × prędkość (obr/min) ÷ [1000 × ηv]

Q = 200 × 60 ÷ (1000 × 0,90) = 13,3 l/min

Moc hydrauliczna wchodząca do silnika:

Ph (kW) = Δp (bar) × Q (L/min) ÷ 600

Ph = 122,2 × 13,3 ÷ 600 = 2,71 kW

Przykładowa sprawność stopnia silnika wynosi 2,20 ÷ 2,71 = 81% , co odpowiada 0,90 × 0,90 . To tylko etap silnika. Straty pompy, napędu głównego, zaworu, przewodu i chłodnicy znajdują się poza nim. Dla punktu początkowego 500 N·m te same założenia dają różnicę około 174,5 bara. Jeżeli w linii powrotnej występuje przeciwciśnienie 15 barów, ciśnienie na wlocie musi wynosić około 137,2 bara, aby zachować różnicę roboczą wynoszącą 122,2 bara; Ciśnienie 122,2 bara na wlocie nie zapewniłoby obliczonego momentu obrotowego.

Przemieszczenie mieści się w szerokim zakresie rzeczywistych rodzin układów hydraulicznych o niskiej prędkości, ale dopasowanie katalogowe nadal zależy od wartości znamionowych pracy ciągłej i przerywanej, minimalnej stabilnej prędkości, różnicy ciśnień, ciśnienia powrotnego i ciśnienia w obudowie, obciążenia wału, mocowania, oleju i ciepła. Kupujący porównujący opcje 200, 250 i 500 cm³/obr. mogą skorzystać z opcji porównanie przemieszczenia silnika orbitalnego , aby zobaczyć, jak przemieszczenie zmienia równowagę prędkości przepływu i ciśnienia i momentu obrotowego. The Kategoria silnika orbitalnego BLINCE jest właściwym komercyjnym punktem wyjścia dopiero po poznaniu obwiedni roboczej.

3. Przykładowe obliczenia motoreduktora elektrycznego

Załóżmy przykładowy silnik elektryczny o mocy 3,0 kW przy 1500 obr./min, skrzynię biegów 25:1 i sprawność skrzyni biegów 0,90. Pomijając poślizg i małe różnice prędkości w obliczeniach przesiewania, prędkość wyjściowa wynosi około 60 obr./min. Przybliżony wyjściowy moment obrotowy wynosi:

Tout (N·m) = 9550 × moc silnika (kW) × sprawność skrzyni biegów ÷ prędkość wyjściowa (obr./min)

Tout = 9550 × 3,0 × 0,90 ÷ 60 = 429,8 N·m

Ten uproszczony wynik obejmuje ciągły moment obrotowy 350 N·m z pewnym marginesem liczbowym. to Nie obejmuje automatycznie startu z momentem obrotowym 500 Nm. Inżynier musi sprawdzić zdolność silnika i VFD do przeciążenia, współczynnik serwisowy skrzyni biegów, chłodzenie silnika przy niskiej prędkości, czas przyspieszania, liczbę uruchomień na godzinę, obciążenie hamulca, obciążenie wału i łożyska, obniżenie parametrów znamionowych w otoczeniu oraz tryb sterowania. ABB opisuje VSD jako kontrolujący przepływ energii do procesu i rozróżnia sterowanie momentem i prędkością; osiągalna reakcja zależy od wybranego silnika, napędu, sprzężenia zwrotnego i strojenia, a nie od obecności samego VFD. Równoważne kontrole hydrauliczne są zorganizowane w Przewodnik wyboru BLINCE i przewodnik po doborze silnika.

4. Czego właściwie dowodzi przykład

Obie architektury mogą być wiarygodne przy 350 N·m i 60 obr./min. Liczby nie koronują zwycięzcy. Opcja hydrauliczna zapewnia bezpośrednią trasę przy niskiej prędkości, ale wymaga 13,3 l/min przy różnicy ciśnienia około 122,2 bar dla punktu pracy plus reszta układu hydraulicznego. Opcja elektryczna zamienia zwykły silnik o wyższej prędkości w wał o niskiej prędkości ze skrzynią biegów 25:1, ale jego moment wyjściowy wynoszący około 429,8 N·m nie wpływa na parametry rozruchu, hamowania, wstrząsy ani temperaturę. Skorzystaj z zakresu silnika hydraulicznego BLINCE dopiero po pojawieniu się tego ekranu, a następnie użyj przycisku kompletny przewodnik po silniku w celu zawężenia rodziny hydraulicznych. Następnym właściwym krokiem jest porównanie cyklu pracy i zainstalowanego systemu, a nie większego numeru katalogowego.

Gdzie silniki hydrauliczne zwykle zdobywają swoje miejsce

Silniki hydrauliczne są atrakcyjne, gdy wysoki moment obrotowy musi zmieścić się na kompaktowej osi zdalnej, szczególnie jeśli maszyna ma już pompę hydrauliczną, zbiornik, chłodzenie, elementy sterujące i praktykę serwisową. Węże mogą łatwiej kierować zasilanie wokół ruchomej konstrukcji niż duży zespół silnik-przekładnia, a blok zaworowy może koordynować pracę cylindrów i osi obrotowych z jednego źródła zasilania. Konstrukcje charakteryzujące się niskimi prędkościami i wysokim momentem obrotowym mogą przy odpowiednich zadaniach usuwać zewnętrzną skrzynię biegów. The przewodnik silnika o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym wyjaśnia ograniczenia operacyjne, podczas gdy Kategoria promieniowych silników tłokowych BLINCE stanowi drogę do dyskusji na temat wyższego momentu obrotowego i ciężkich zastosowań.

Typowymi kandydatami są ślimaki, koparki do rowów, wciągarki, mieszalniki, głowice wiertnicze, zamiatarki, kombajny, maszyny pokładowe, napędy gąsienicowe i napędy obrotowe. Jednak „hydraulika” to za mało informacji. Silnik orbitalny, zębaty, z tłokiem osiowym lub z tłokiem promieniowym ma inną użyteczną kopertę. Wybraną jednostkę należy sprawdzić pod kątem ciśnienia ciągłego i przerywanego, zakresu prędkości, wydajności rozruchowej, minimalnej stabilnej prędkości, zewnętrznego obciążenia promieniowego i osiowego, cofania, drenażu skrzyni, dopuszczalnego ciśnienia powrotnego, integracji hamulca i kompatybilności płynów.

Tam, gdzie napędy silników elektrycznych zwykle zaczynają od przodu

W przypadku stacjonarnej maszyny z niezawodnym zasilaniem elektrycznym, czystym obszarem roboczym i jedną niezależną osią obrotową ścieżka elektryczna jest często prostsza na poziomie systemu. Nowoczesne silniki i napędy prądu przemiennego mogą zapewniać powtarzalną kontrolę prędkości, diagnostykę, integrację sieci i prosty pomiar energii. Na osi nie ma obwodu oleju hydraulicznego, chociaż olej w skrzyni biegów, łożyska, ścieżki chłodzenia, zabezpieczenia kabli i izolacja elektryczna nadal wymagają konserwacji. Ciągłe przenośniki, wentylatory, pompy, wytłaczarki i wiele osi maszyn procesowych często pasują do tego wzorca, jeśli ich wymagania dotyczące prędkości, momentu obrotowego, obudowy i obszaru niebezpiecznego są odpowiednio zaprojektowane. Jeżeli zasilanie hydrauliczne jest już obecne, porównaj to samo obciążenie z rodzina silników orbitalnych i rodziny silników z tłokiem promieniowym , zamiast zakładać ogólną alternatywę hydrauliczną.

Napędy elektryczne sprawiają również, że zdecentralizowane sterowanie jest praktyczne: każda oś może mieć własny silnik i napęd VFD lub serwonapęd. Pozwala to uniknąć cyrkulującego przepływu hydraulicznego, gdy nie działa żaden siłownik. Jednak niska prędkość wyjściowa i wysoki moment obrotowy mogą decydować o skrzyni biegów, hamulcu i konstrukcji nośnej. W zastosowaniach narażonych na duże wstrząsy najmniejszy dopuszczalny silnik elektryczny może być sterowany prądem szczytowym, bezwładnością, cyklami cieplnymi i współczynnikiem pracy skrzyni biegów, a nie stałą mocą kilowatów.

Pięć kompromisów, które zmieniają odpowiedź

1. Wydajność należy porównywać w całym cyklu

Silnik elektryczny może mieć wysoką sprawność znamionową, ale rzeczywista wydajność systemu obejmuje przemiennik częstotliwości, silnik, skrzynię biegów i obciążenie robocze. Napęd hydrauliczny obejmuje silnik główny, pompę, zawory, przewody, silnik i układ chłodzenia. Pompa o stałej wydajności cyrkulująca przez zawór nadmiarowy lub dławiący może marnować znaczną ilość energii; pompa o zmiennej wydajności, akumulator lub lepsza architektura sterowania mogą zmniejszyć tę stratę. Podobnie przewymiarowany silnik elektryczny pracujący przy niewielkim obciążeniu lub źle wybrana skrzynia biegów może stracić część jego pozornej przewagi. The prowadnica ciśnienia spustu obudowy i Przewodnik po szoku temperaturowym pokazuje dwie straty hydrauliczne i granice niezawodności, których nie można uzyskać przy porównaniu samych komponentów. Jeśli to możliwe, używaj zmierzonych punktów pracy i waż każdy punkt według czasu, zamiast porównywać jedną wartość szczytowej wydajności.

2. Sterowanie przy niskiej prędkości to nie to samo, co moment obrotowy przy niskiej prędkości

Silnik hydrauliczny może wytwarzać wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości, ale prędkość może zmieniać się w wyniku wycieków, obciążenia, temperatury oleju i zachowania zaworów. Informacje zwrotne w zamkniętej pętli mogą ulepszyć je przy większej złożoności. Silnik indukcyjny z przetwornicą częstotliwości może dobrze regulować prędkość, ale przedłużona praca na niskich obrotach może zmniejszyć chłodzenie wentylatora zamontowanego na wale i może wymagać oddzielnej wentylacji lub innego silnika. Skrzynia biegów zwiększa luz i podatność na skręcanie. Zdefiniuj rzeczywiste wymagania: stały moment obrotowy, płynne pełzanie, prędkość ±1%, dokładność pozycjonowania, synchronizacja lub po prostu „obraca się powoli”. prowadnica o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym oraz przewodnik po przemieszczeniu orbitalnym pokazuje, dlaczego „niska prędkość” nadal wymaga określonego przepływu, obciążenia i punktu wydajności.

3. Zabezpieczenie przed przeciążeniem przenosi gdzieś ciepło

Hydrauliczny zawór nadmiarowy może ograniczyć ciśnienie podczas zacięcia, ale przepływ przez ten zawór szybko się nagrzewa. Powtarzające się przeciągnięcia nie są bezpłatną ochroną. Napęd elektryczny może ograniczać prąd lub wyłączać się w przypadku przeciążenia, ale silnik, falownik, rezystor hamowania i skrzynia biegów mają ograniczenia zależne od czasu. Prawidłowy projekt określa szczyt, czas trwania, częstotliwość powtarzania, akceptowalne zachowanie podczas zatrzymywania i zasady ponownego uruchamiania. Należy również określić, czy maszyna musi utrzymać obciążenie po utracie zasilania.

4. Dystrybucja mocy i opakowanie siłownika są ze sobą powiązane

Układ hydrauliczny może scentralizować pompę i rozdzielać moc za pomocą węży do kilku kompaktowych siłowników. Pomaga to w przypadku sprzętu przegubowego lub mobilnego, szczególnie tam, gdzie w architekturze dominują już cylindry. Systemy elektryczne rozprowadzają kable i umieszczają silniki, skrzynie biegów, a czasem hamulce na każdej osi; mogą usuwać długie linie płynu, ale przesuwać masę i obwiednię do napędzanego punktu. Porównaj zainstalowane prowadzenie, promienie zgięcia, ruch węża, prowadnice kabli, złącza, powietrze chłodzące, dostęp i zabezpieczenia – nie tylko rysunek konturowy silnika.

5. Ryzyko utrzymania ma inny kształt

Układy hydrauliczne wymagają kontroli zanieczyszczeń, prawidłowej lepkości, zarządzania wyciekami, kontroli węży, praktyki filtrów i diagnostyki ciśnienia/przepływu. Systemy elektryczne wymagają bezpiecznej izolacji elektrycznej, kontroli kabli i złączy, pielęgnacji łożysk, czystości ścieżki chłodzenia, wiedzy o usterkach VFD i serwisu skrzyni biegów. Placówka posiadająca doskonałych elektryków, ale pozbawiona sprzętu do testowania zasilania płynami, może preferować jedną ścieżkę; flota sprzętu mobilnego ze sprawdzonymi częściami zamiennymi hydraulicznymi i technikami może preferować tę drugą. The prowadnica ciśnienia spustu obudowy i diagnostyka utraty momentu obrotowego ilustruje instrumenty i obserwacje wymagane po stronie hydraulicznej. Koszt cyklu życia powinien obejmować szkolenie, czas izolacji usterek, czas realizacji wymiany, planowany serwis, energię, chłodzenie i straty produkcyjne.

Wybór silnika hydraulicznego nadal wymaga podjęcia decyzji dotyczącej rodziny silników

Jeśli ekran architektury faworyzuje hydraulikę, następnym pytaniem jest, która zasada silnika pasuje. Silniki orbitalne są powszechnie stosowane w zastosowaniach mobilnych i przemysłowych o niskiej i średniej prędkości oraz wysokim momencie obrotowym, gdzie liczy się zwartość i wartość. Motoreduktory są proste i nadają się do zastosowań wymagających wyższych prędkości i umiarkowanego momentu obrotowego. Silniki tłokowe osiowe mogą służyć do zastosowań wymagających wyższego ciśnienia, większej mocy, o zmiennym wydatku lub napędu mobilnego, w zależności od serii. Promieniowe silniki tłokowe są kandydatami do bardzo niskich prędkości, wysokiego momentu obrotowego i wymagających napędów bezpośrednich. The Kategoria silnika tłokowego osiowego BLINCE i Kategoria motoreduktorów BLINCE sprawia, że ​​różnice w rodzinie są widoczne, ale wybrana krzywa serii pozostaje dominująca.

W przypadku podróży lub pracy za wyciągarką nie wnioskuj o przydatności wyłącznie na podstawie przemieszczenia i ciśnienia. Sprawdź zwalnianie hamulca, płukanie, opróżnianie skrzyni biegów, antykawitację, utrzymywanie obciążenia, stopień redukcji, styk wału, częstotliwość start-stop oraz zachowanie podczas zjeżdżania ze wzniesienia lub opuszczania. Opublikowany Silnik z tłokiem promieniowym BLINCE HMS02/HMSE02 dla tej rodziny produktów osiąga zakres 172–348 cm³/obr., do 400 barów, do 1800 N·m i 0–650 obr./min. Są to wartości opublikowane na stronach rodziny, a nie jednoczesna gwarantowana wydajność przy każdym przesunięciu lub ogólna obietnica dotycząca wszystkich silników hydraulicznych.

Ciśnienie powrotne, drenaż obudowy i ciepło mogą zmienić wybór układu hydraulicznego

Moment obrotowy silnika hydraulicznego podąża za różnicą ciśnień w silniku, a nie samym ciśnieniem wlotowym. Przeciwciśnienie na powrocie zmniejsza dostępną różnicę, chyba że ciśnienie wlotowe wzrośnie. Może także obciążać uszczelnienia wału lub obudowy w sposób zależny od konstrukcji silnika i prowadzenia drenażu. Długie węże powrotne, chłodnice, filtry, zawory i zwężające się złączki mogą pogorszyć stan wylotowy podczas zimnego rozruchu lub przy dużym przepływie. The przewodnik ciśnienia spustowego obudowy silnika hydraulicznego wyjaśnia, dlaczego prowadzenie drenażu jest granicą niezawodności, podczas gdy przewodnik dotyczący szoków temperaturowych obejmuje szybkie różnice temperatur między olejem a obudową.

Bilans cieplny musi obejmować cały cykl. Wycieki silnika, spadki ciśnienia, dławienie zaworów, działanie nadmiarowe, nieefektywność pompy i straty w przewodach zamieniają się w ciepło. Krótka kalkulacja na wale nie jest w stanie wykazać, że zbiornik i chłodnica są wystarczające. Zanotuj temperaturę otoczenia, gatunek oleju, oczekiwany zakres oleju w masie, lepkość przy rozruchu na zimno, czas pracy, chłodniejszy przepływ powietrza lub warunki wody oraz temperaturę, w której maszyna musi zachować wydajność.

Obciążenia hamujące i wyprzedzenia zasługują na własne obliczenia

Napęd podnoszący ładunek nie jest automatycznie bezpieczny podczas jego opuszczania. Wciągarki hydrauliczne, napędy jezdne i systemy obrotu mogą wymagać hamulca sprężynowego, zaworu przeciwwagi lub zaworu górnego, oleju uzupełniającego, układu odciążającego i zabezpieczenia przed kawitacją. Rozrząd zaworów i ciśnienie zwalniania hamulców muszą być skoordynowane. Napęd elektryczny może wykorzystywać hamowanie regeneracyjne, rezystor hamowania, szynę prądu stałego lub mechaniczny hamulec trzymający. Jego skrzynia biegów i sprzęgło muszą tolerować moment odwracający i bezwładność. The przewodnik dotyczący podróży a obrotu oraz promieniowych silników tłokowych pokazują, dlaczego mobilnych układów hamulcowych i redukcyjnych nie można uogólniać na podstawie samego momentu obrotowego. W przypadku żadnego systemu „zatrzymanie po odłączeniu zasilania” nie jest specyfikacją.

Zdefiniuj maksymalną energię kinetyczną i potencjalną, pożądany czas zatrzymania, zachowanie przy zatrzymaniu awaryjnym, czas utrzymywania, dopuszczalne wycofanie, zachowanie przy ponownym uruchomieniu oraz co się stanie, jeśli zawiedzie wąż, kabel, czujnik lub sygnał sterujący. Jeżeli do strefy zagrożenia mogą wejść ludzie lub może spaść zawieszony ładunek, rozwiązanie należy sprawdzić na podstawie oceny ryzyka maszyny, obowiązujących norm i wykwalifikowanego inżyniera ds. bezpieczeństwa.

Drogi aplikacji

Trasa A: stały przenośnik lub mieszalnik z jedną lokalną osią

Zacznij od elektrycznego motoreduktora, gdy dostępne jest stabilne zasilanie z sieci, instalacja jest czysta lub można zastosować odpowiednią obudowę, kontrolę prędkości i monitorowanie energii, a oś działa przez długi czas. Sprawdź moment rozruchowy, współczynnik serwisowy skrzyni biegów, tryb sterowania VFD, chłodzenie silnika przy minimalnej prędkości, obciążenie hamulca oraz wymagania dotyczące mycia lub obszaru niebezpiecznego. Hydraulika może być nadal uzasadniona, jeśli zakład ma już w pobliżu blok energetyczny lub proces wymaga kilku osi hydraulicznych.

Trasa B: mobilny świder, koparka do rowów, wciągarka lub funkcja gąsienicy

Rozpocznij od hydrauliki, gdy główne urządzenie napędowe napędza już pompę, siłownik musi być zwarty w odległym lub ruchomym połączeniu, a cykl obejmuje wstrząs, odwrócenie lub kilka cylindrów i silników. Sprawdź dostępny przepływ i ciśnienie przy jednoczesnym zapotrzebowaniu, ciśnieniu powrotnym i w obudowie, kontroli zanieczyszczeń, chłodzeniu, prowadzeniu węży, hamowaniu i zachowaniu przy niskich prędkościach. The Przewodnik dotyczący utraty momentu obrotowego silnika hydraulicznego pokazuje, dlaczego odczyty ciśnienia w systemie muszą być powiązane z przepływem i obciążeniem, podczas gdy prowadnica silnika jezdnego w porównaniu z prowadnicą silnika obrotowego zapobiega traktowaniu dwóch funkcji mobilnych jako wymiennych.

Trasa C: zelektryfikowana maszyna z wieloma osiami napędzanymi płynem

Rozważmy architekturę hybrydową: silnik elektryczny i napęd napędzają zmienną pompę hydrauliczną, podczas gdy zawory, cylindry i silniki hydrauliczne obsługują ruch rozproszony. Pozwala to zachować kompaktowe siłowniki i scentralizowaną kontrolę obciążenia, unikając jednocześnie pompy napędzanej silnikiem. Nie usuwa strat hydraulicznych ani konserwacji; zmienia sposób dostarczania i kontrolowania energii. Symuluj jednoczesne zapotrzebowanie, straty w trybie gotowości, sterowanie pompą, strategię akumulatora, chłodzenie, szczytowe obciążenie elektryczne i bezpieczne wyłączanie.

Dziewięć błędów porównawczych, których należy unikać

1. Porównanie samego silnika elektrycznego z kompletnym obwodem silnika hydraulicznego — lub odwrotnie.

2. Porównanie znamionowych kilowatów zamiast wymaganej obwiedni wyjściowego momentu obrotowego i prędkości.

3. Traktowanie maksymalnych lub szczytowych wartości katalogowych jako wartości ciągłych.

4. Ignorowanie wydajności rozruchu, obciążenia zrywającego i współczynnika serwisowania skrzyni biegów.

5. Stosowanie ciśnienia wlotowego zamiast różnicy ciśnień silnika.

6. Ignorując przeciwciśnienie powrotne, ciśnienie w obudowie, zimny olej i równowagę termiczną.

7. Zakładając, że VFD gwarantuje spełnienie wymagań dotyczących momentu obrotowego i precyzji przy niskich prędkościach.

8. Pomijamy hamowanie, utrzymywanie ładunku i zachowanie przy utracie mocy.

9. Wybór na podstawie ceny zakupu bez energii, chłodzenia, konserwacji, przestojów i kosztów modernizacji.

Kto nie powinien jeszcze kupować silnika

Nie zamawiaj silnika hydraulicznego lub elektrycznego, jeśli dostępne informacje dotyczą jedynie mocy, przybliżonych obrotów lub starego schematu montażu. Zatrzymaj etap zakupu, gdy moment obciążenia jest nieznany, moment rozruchowy lub moment zacięcia nie został oddzielony od momentu ciągłego, brakuje cyklu pracy, obciążenie przeciążeniowe nie ma definicji hamowania, źródło zasilania jest niepewne lub ograniczenia środowiskowe i serwisowe są nieudokumentowane. The Praktyczny przewodnik doboru zawiera listę minimalnych wejść hydraulicznych oraz Przewodnik doboru wyjaśnia, dlaczego należy połączyć moment obrotowy, prędkość, ciśnienie i przepływ. Zamiennik, który fizycznie pasuje, może nadal działać zbyt wolno, przegrzewać się, nie uruchamiać się, przekraczać prędkość obciążenia, przeciążać skrzynię biegów, zwiększać ciśnienie powrotne lub powodować niebezpieczne warunki zatrzymania.

Nie kupuj silnika hydraulicznego tylko dlatego, że maszyna zawiera już węże. Upewnij się, że jednostka napędowa ma i przepływ, łącznie z innymi osiami operacyjnymi. jednocześnie użyteczne ciśnienie Nie kupuj konwersji elektrycznej tylko dlatego, że wydajność silnika jest atrakcyjna. Potwierdź miejsce na silnik, skrzynię biegów, hamulec i chłodzenie; szczytowa pojemność elektryczna; integracja sterowania; obciążenia konstrukcyjne; i zachowanie podczas zatrzymania awaryjnego.

Dane, które należy uwzględnić w zapytaniu ofertowym

Wyślij jeden pakiet danych operacyjnych zamiast samego żądanego numeru modelu:

• opis funkcji maszyny i napędzanego obciążenia;

• ciągły, rozruchowy, szczytowy i hamujący moment obrotowy na wale obciążeniowym;

• minimalne, normalne i maksymalne obroty;

• czas w każdym punkcie pracy, liczba uruchomień na godzinę, zmiany kierunku i łączna liczba godzin dziennych;

• bezwładność, czas przyspieszania/hamowania oraz możliwość przekroczenia obciążenia;

• dostępne zasilanie elektryczne lub ciśnienie hydrauliczne, przepływ, ciśnienie powrotne i stan spustu obudowy;

• temperatura otoczenia i pracy, rodzaj/lepkość oleju, kurz, woda, korozja, zmywanie lub klasyfikacja w strefie niebezpiecznej;

• dopuszczalna obudowa siłownika, masa, mocowanie, wał, obciążenie promieniowe/osiowe i istniejące przełożenie redukcyjne;

• wymagana dokładność prędkości, pozycjonowanie, informacje zwrotne, komunikacja i reakcja na błędy;

• wymagania dotyczące hamulca trzymającego i zatrzymania awaryjnego;

• aktualny kod modelu, rysunki, zdjęcia, historia awarii i docelowa żywotność.

BLINCE może dokonać przeglądu hydraulicznej strony pakietu: zasadę działania silnika, zakres przemieszczenia, oczekiwaną różnicę ciśnień i przepływ, ograniczenia prędkości, warunki spustu i powrotu, wał i interfejs montażowy, potrzeby w zakresie hamulców lub redukcji oraz to, czy podejście hydrauliczne jest technicznie uzasadnione. Jeśli dane eksploatacyjne przemawiają za elektrycznym napędem zębatym, porównanie powinno to stwierdzić przed włączeniem części hydraulicznej do zastosowania.

Często zadawane pytania

Czy silnik hydrauliczny jest mocniejszy od silnika elektrycznego?

Nie jako stwierdzenie uniwersalne. Wytrzymałość zależy od wymaganego momentu obrotowego, prędkości, czasu trwania, pakietu i kompletnego układu napędowego. Silnik hydrauliczny może zapewnić wysoki moment obrotowy z kompaktowego siłownika i może jechać powoli bez zewnętrznej skrzyni biegów. Silnik elektryczny z odpowiednio dobraną skrzynią biegów może wytwarzać ten sam wyjściowy moment obrotowy. Porównaj ciągły i szczytowy moment obrotowy na wale obciążenia, a nie rozmiar korpusu silnika.

Co jest bardziej wydajne, silnik hydrauliczny czy silnik elektryczny?

Na poziomie komponentów wiele silników elektrycznych ma wysoką sprawność znamionową. Przydatną decyzją jest wydajność systemu w całym cyklu pracy. Uwzględnij straty w napędzie VFD i skrzyni biegów po stronie elektrycznej oraz straty w silniku napędowym, pompie, zaworze, przewodzie, silniku i chłodzeniu po stronie hydraulicznej. Architektura i metoda sterowania mogą mieć znaczenie dla więcej niż jednej wartości wydajności z katalogu.

Czy silnik hydrauliczny może pracować w sposób ciągły?

Tak, jeśli wybrana seria jest znamionowana w sposób ciągły przy wymaganej różnicy ciśnień, przepływie, prędkości, momencie obrotowym, temperaturze, lepkości, ciśnieniu w obudowie, obciążeniu wału i obciążeniu. Szczytu katalogowego lub punktu przerywanego nie można traktować jako ciągłego. Układ chłodzenia musi odrzucać stałe obciążenie cieplne całego układu.

Czy silnik elektryczny zawsze potrzebuje skrzyni biegów przy niskiej prędkości?

Nie. Istnieją silniki momentowe z napędem bezpośrednim i inne rozwiązania specjalnie zaprojektowane. Jednak powszechnie stosowany, wysokoobrotowy silnik przemysłowy często potrzebuje skrzyni biegów, która zapewnia dziesiątki obrotów na minutę przy użytecznym momencie obrotowym. Przełożenie skrzyni biegów, wydajność, luz, współczynnik serwisowy, smarowanie, obciążenie łożysk i układ hamulców stają się częścią wyboru napędu.

Jaki jest największy błąd w obliczaniu momentu obrotowego silnika hydraulicznego?

Używanie ciśnienia wlotowego tak, jakby było to różnica ciśnień. Moment obrotowy zależy od spadku ciśnienia w silniku i sprawności hydrauliczno-mechanicznej. Przeciwciśnienie powrotne zmniejsza różnicę. Stosowanie teoretycznej wartości sprawności wynoszącej 100% i ignorowanie warunków rozruchu to dwa inne częste błędy.

Kiedy warto rozważyć hybrydowy układ elektryczno-hydrauliczny?

Warto to sprawdzić, gdy maszyna jest zelektryfikowana, ale nadal ma wiele cylindrów, kompaktowe zdalne siłowniki lub funkcje przerywane o dużej sile. Silnik elektryczny może napędzać sterowaną pompę hydrauliczną. Przed podjęciem decyzji porównaj pełny cykl, szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną, straty w trybie gotowości, opcje akumulatorów, chłodzenie, sterowanie i konserwację.

Ostateczna zasada wyboru

Wybierz napęd, który spełnia te same wymagania dotyczące wału wyjściowego, przy najmniejszym niedopuszczalnym uszczerbku dla systemu. Dla czystej, stałej, ciągłej pojedynczej osi, która często wskazuje na silnik elektryczny, napęd i skrzynię biegów. W przypadku kompaktowej osi mobilnej z istniejącym zasilaniem hydraulicznym, obciążeniem udarowym i wieloma funkcjami zasilania płynem często wskazuje to na silnik hydrauliczny. W przypadku zelektryfikowanej maszyny wieloosiowej może to wskazywać na hybrydę.

Aby sprawdzić silnik hydrauliczny BLINCE, należy przesłać profil momentu obrotowego, prędkości i obciążenia, warunki szczytowe i hamowania, dostępne ciśnienie i przepływ, ciśnienie na powrocie i w obudowie, olej i temperaturę, obciążenia mocowania i wału, wymagania dotyczące sterowania i zakres instalacji. Pierwszą odpowiedzią powinno być to, czy architektura hydrauliczna pasuje, a nie tylko to, który silnik można zacytować.

Tel: +86 132 4232 1601

✉️ E-mail: sales16@blince.com

Strona internetowa: https://blince.com/

Zastrzeżenie

Ten artykuł jest ogólnym przewodnikiem inżynierskim. Ostateczny wybór komponentów powinien opierać się na rysunkach maszyny, zmierzonych danych hydraulicznych, warunkach pracy, wymaganiach bezpieczeństwa i potwierdzeniu od wykwalifikowanego inżyniera hydraulika lub dostawcy.

Zespół hydrauliczny Blince

Blince Hydraulic to wiodąca w branży firma zajmująca się precyzyjną produkcją układów hydraulicznych i niestandardowymi rozwiązaniami hydraulicznymi. Wspierany przez dziesięciolecia głębokiej wiedzy specjalistycznej w zakresie maszyn przemysłowych i tysiące pomyślnych wdrożeń na całym świecie, nasz zespół inżynierów koncentruje się całkowicie na produkcji wysokowydajnych komponentów hydraulicznych, w tym specjalistyczne silniki orbitalne, silnik napędza jazdę pod wysokim ciśnieniem i solidne zawory sterujące kierunkiem . Nasza infrastruktura produkcyjna wykorzystuje najnowocześniejsze wieloosiowe systemy obróbki CNC i posiada pełny certyfikat ISO 9001, aby zagwarantować powtarzalną dokładność objętościową w każdej pojedynczej serii produkcyjnej.

Dostarczamy szybkie, niezawodne i ekonomiczne rozwiązania hydrauliczne dla dystrybutorów przemysłu ciężkiego, producentów OEM maszyn i ekip konserwacyjnych w ponad 150 krajach. Niezależnie od tego, czy Twój aktywny projekt wymaga niewielkiej partii niestandardowych profili wałów, czy też serii produkcyjnej na dużą skalę żeliwną pompę zębatą do ciężkich zastosowań , konfigurujemy nasze elastyczne harmonogramy produkcji, aby dotrzymać docelowych terminów realizacji przy całkowitej przewidywalności cen. Współpraca z Blince oznacza zapewnienie maksymalnej wydajności systemu, elitarnej jakości materiałów i bezkompromisowego profesjonalizmu w zakresie zasilania płynami.

Aby dowiedzieć się więcej o naszej pełnej ofercie produktów, odwiedź naszą oficjalną stronę internetową: www.blince.com.