Przede wszystkim, skoro kupiłeś silnik hydrauliczny, powinien on być używany jako silnik. Pompy i silniki różnią się zasadniczo konstrukcją i nie są w pełni zamienne. W praktyce jako silniki hydrauliczne mogą pełnić jedynie pompy zębate, natomiast pompy tłokowe i łopatkowe zupełnie nie nadają się do zastosowań silnikowych. Silnik to silnik, a pompa to pompa. Używając analogii z motoryzacją: nigdy nie spodziewalibyśmy się, że rozrusznik samochodowy będzie nadal działał jako alternator po uruchomieniu silnika.
Dwa scenariusze wykorzystania silników hydraulicznych jako pomp:
Kontrola ciśnienia w układach bezwładnościowego koła zamachowego Gdy silnik hydrauliczny napędza duże koło zamachowe, nagłe odcięcie dopływu oleju do silnika może spowodować niebezpieczny skok ciśnienia (teoretycznie nieskończony) z powodu bezwładności koła zamachowego, co może spowodować uszkodzenie podzespołów. Zjawisko to jest analogiczne do wstecznej siły elektromotorycznej (EMF) generowanej podczas odłączania elementów indukcyjnych (np. silników lub zaworów elektromagnetycznych) w obwodach elektrycznych — zmagazynowana energia wytwarza niezwykle wysokie napięcia, które w przypadku braku zarządzania mogą zniszczyć wrażliwą elektronikę.
Innym przykładem są hydrostatyczne układy napędowe (np. w kosiarkach). Kiedy pompa przestaje dostarczać olej, chcemy, aby sprzęt zwalniał stopniowo, a nie nagle się zatrzymywał. W tym przypadku silnik musi przejść w tryb pompy, aby stopniowo absorbować energię, umożliwiając płynne hamowanie.
Rozwiązanie: Zainstaluj zawór bezpieczeństwa w systemie, aby ograniczyć maksymalne ciśnienie. Nadciśnienie można zmagazynować w akumulatorze lub rozproszyć w postaci ciepła poprzez zawór nadmiarowy.
Inercyjny układ koła zamachowego
Systemy przełączania wielu źródeł zasilania (rzadkie przypadki) Zaprojektowany przeze mnie niedawno układ napędowy ciężarówki stanowi przykład tego scenariusza: trzy niezależne źródła zasilania napędzają ciężarówkę za pośrednictwem łańcucha rolkowego.
Faza 1: Siłownik hydrauliczny wprawia wózek w ruch.
Faza 2: Precyzyjny elektryczny serwomotor ustawia wózek do obróbki.
Faza 3: Silnik hydrauliczny resetuje wózek i rozpoczyna cykl od nowa. Chociaż silnik hydrauliczny działa przez <10% całkowitego czasu cyklu, pozostaje podłączony przez cały proces. Dzięki temu skutecznie działa jak pompa przez 90% czasu.
Zjawisko kawitacji Kawitacja zwykle występuje, gdy pompa pobiera olej ze zbiornika o niewystarczającym zapasie. Pompa próbuje zassać olej poprzez podciśnienie, ale ze względu na nieściśliwość oleju, zlokalizowane w wysokiej temperaturze odparowują olej, tworząc pęcherzyki. Pęcherzyki te gwałtownie zapadają się w strefach wysokiego ciśnienia, powodując fale uderzeniowe i uszkadzając pompę.
Przyczyny kawitacji:
Niewystarczająca ilość oleju w zbiorniku
Zatkany filtr przewodu ssawnego
Zablokowany kosz ssawny
Zatkany lub brakujący odpowietrznik
Zbyt długie przewody ssące
Zbyt mała średnica przewodu ssawnego
Pompa zainstalowana powyżej poziomu oleju w zbiorniku (nie posiada zdolności samozasysania)
Środki zapobiegawcze:
Regularnie sprawdzaj filtry, odpowietrzniki i poziom oleju (zalecane w ramach harmonogramów konserwacji).
Podczas projektowania należy upewnić się, że na wlocie pompy panuje dodatnie ciśnienie (poziom oleju w zbiorniku powyżej króćca ssawnego pompy) i minimalizować spadek ciśnienia w przewodzie ssawnym. Idealna prędkość przewodu ssawnego powinna wynosić ≤1,5 m/s, przy spadku ciśnienia ≤6,9 kPa (określ średnicę rury za pomocą kalkulatorów węży).
Uwaga specjalna: Nawet krótkotrwałe użytkowanie pompy jako silnika wymaga zapobiegania kawitacji. Jeśli ograniczenia przestrzenne wymagają użycia silnika jako pompy, często wymagane są większe średnice rur, aby skompensować straty ciśnienia w długich przewodach ssawnych.
Obawy dotyczące wydajności silnika Ponieważ silniki nie są zoptymalizowane do pracy z pompą, ich sprawność jest zazwyczaj o 10–20% niższa od wartości znamionowych (różni się w zależności od ciśnienia i przepływu). Nieefektywna praca generuje nadmiar ciepła, który wymaga rozproszenia poprzez wysokociśnieniowe wymienniki ciepła lub dodatkowe linie powrotne. Jeżeli silnik musi długotrwale pracować jako pompa, obowiązkowy jest dedykowany układ chłodzenia.
