Motores Hidráulicos em Série Vs Paralelo: Escolhendo um Circuito de Dois Motores

Em um circuito em série, o óleo que sai da saída principal do Motor 1 alimenta o Motor 2. A bomba deve superar as quedas de pressão de ambos os motores. Paralelamente, uma junção separa a alimentação em dois ramos do motor. Adicione suas demandas de vazão ao dimensionar a bomba. O torque depende da pressão perdida em cada motor; a velocidade do eixo depende do fluxo que o atinge. Verifique qualquer requisito de velocidades correspondentes separadamente.

Considere as saídas antes de desenhar as mangueiras. Dois transportadores separados podem precisar de controles de velocidade independentes. Uma correia compartilhada restringe seus roletes, enquanto a direção exige deslocamentos diferentes das rodas em uma curva. Descreva esses movimentos e qualquer necessidade de parar apenas um eixo. Inclua a desaceleração se uma carga em movimento puder acionar o motor após o operador remover o comando.

Para uma pesquisa inicial de componentes, o BLINCE A categoria de motor hidráulico fornece as instruções de família disponíveis. A adequação da série ainda depende da configuração selecionada e de seu circuito. Nem o sobrenome nem a fotografia estabelecem a pressão permitida na saída do motor.

O que muda quando os motores compartilham uma bomba

Para motores de cilindrada fixa em operação constante, a comparação básica está abaixo. Bypasss, válvulas de controle, vazamentos e perdas na tubulação devem ser adicionados ao circuito real.

O segundo motor em circuito em série recebe óleo pressurizado da saída do primeiro motor. Ele pode produzir torque porque a pressão cai novamente em suas próprias câmaras de trabalho. O primeiro motor, portanto, exerce pressão em ambas as portas principais. Seu torque segue a diferença entre essas pressões, e não apenas a leitura da bomba.

As relações básicas de deslocamento usadas abaixo são consistentes com Informações técnicas da General Orbital Motors da Danfoss, páginas 8 e 14–15 . Os exemplos são cálculos montados para esta comparação. Não são medições, classificações BLINCE ou um desenho de instalação proposto.

Fluxo e pressão são orçamentos separados

Para um motor ideal, com deslocamento D em cm³/rev e vazão de entrada Q em L/min:

n = 1.000 × Q/D

Aqui n é a velocidade do eixo em rpm. O torque ideal correspondente T em N·m, usando a queda de pressão do motor Δp ​​em bar, é:

T = Δp × D / (20 × π)

Resolver a equação de torque para pressão dá Δp = 20 × π × T/D. Para um motor real, considere vazamento na estimativa de vazão e perdas mecânicas na estimativa de torque. As equações de motorização são Q = D × n / (1.000 × ηv) e Δp = 20 × π × T / (D × ηhm), onde ηv é a eficiência volumétrica e ηhm é a eficiência hidráulico-mecânica. Obtenha os valores das curvas do motor selecionado no ponto que está sendo calculado. Uma porcentagem medida em outra velocidade ou pressão pode alterar o resultado.

A conexão altera a forma como esses requisitos individuais chegam à bomba. Em série, adicione as diferenças de pressão necessárias ao longo do caminho do fluxo principal. Paralelamente, adicione os fluxos de ramificação necessários. Escreva ambos os orçamentos antes de comparar a capacidade da bomba. A pressão máxima e o fluxo máximo de uma bomba não estão automaticamente disponíveis juntos na velocidade e potência de acionamento necessárias.

Uma comparação trabalhada com os mesmos dois motores

Esta comparação hipotética tem quatro entradas:

• Deslocamento do motor 1: 200 cm³/rot.

• Deslocamento do motor 2: 200 cm³/rev.

• Torque resistente no Motor 1: 200 N·m.

• Torque resistente no Motor 2: 100 N·m.

Nenhuma das cargas aciona seu motor externamente. Partidas, acelerações, vazamentos e perdas em válvulas ou tubulações estão excluídas desta primeira passagem ideal.

Para o Motor 1, 20 × π × 200/200 chega a 62,83 bar. Reduzir pela metade o torque do Motor 2 reduz pela metade a diferença de pressão necessária, para 31,42 bar. O deslocamento compartilhado não igualou suas cargas.

Defina o fornecimento da bomba para 40 L/min para a primeira comparação. Para paralelo, suponha que um controle mantenha os fluxos do ramal a 20 L/min cada e leve em conta o excesso de pressão no ramal mais leve. Substitua a vazão de entrada de cada motor por 1.000 × Q/200 para obter as velocidades da tabela. A divisão igualitária é uma condição de controle imposta; nenhuma precisão de compartilhamento foi atribuída a um tee.

Para o restante do exemplo, use um alvo comum de 100 rpm. A série, portanto, leva 20 L/min através do par, e o paralelo controlado leva 40 L/min no total. As cargas resistentes permanecem em seus valores originais. Isto fornece uma saída comum para a comparação de pressão e potência.

A comparação da bomba precisa de um ponto na curva: entrega na pressão e velocidade de acionamento necessárias. Inclua eficiências e perdas de caminho para localizá-lo. Se a documentação fornecer apenas dois máximos independentes, obtenha os dados operacionais faltantes antes de selecionar o par de motores.

Leia um circuito em série como um mapa de pressão

Use o mesmo par hipotético a 100 rpm. Adicione uns supostos 6 bar entre a saída do segundo motor e o reservatório. Para este mapa de pressão simplificado, ignore a perda na conexão curta entre os motores.

Começando na extremidade do reservatório, as somas são 6 + 31,42 = 37,42 bar na junção e 37,42 + 62,83 = 100,25 bar na primeira entrada. Outro hipotético 6 bar no caminho de controle de alimentação eleva a descarga da bomba para 106,25 bar.

No Motor 1, subtraia as duas leituras da porta: 100,25 - 37,42 dá os 62,83 bar usados ​​no cálculo do torque. Usar apenas a leitura de entrada seria exagerar o torque. Enquanto isso, os 37,42 bar em sua saída devem ser verificados em relação à pressão de saída permitida da construção selecionada para esta velocidade e serviço.

Se a carga do Motor 2 aumentar, a queda de pressão necessária aumenta. A pressão na saída do Motor 1 aumenta com ela, e a bomba precisa fornecer o total maior para que ambos os torques sejam mantidos. Um medidor na bomba não pode mostrar como esse total está distribuído. Duas leituras da porta de trabalho em cada motor fornecem as diferenças locais necessárias para a avaliação.

Para operação reversa, desenhe um segundo mapa com as setas invertidas. O motor que estava anteriormente na extremidade do tanque pode agora receber primeiro o fluxo da bomba. Verifique ambas as funções da porta, incluindo quaisquer caminhos de liberação do freio, lavagem e válvula de retenção. Copie os nomes das portas de cada desenho do motor e estabeleça a rotação do eixo a partir da direção de visualização indicada.

A pressão de saída e a pressão da caixa precisam de seus próprios limites

Vivoil's as orientações sobre o uso de seus motores em série especificam sua versão de drenagem externa e uma conexão de drenagem de baixa pressão adequada. Esse requisito pertence à construção documentada do Vivoil.

Mantenha entradas de classificação separadas para pressão de entrada, pressão de saída, pressão diferencial e pressão da caixa ou da vedação do eixo. Registre a duração e as condições ao lado deles. O dreno externo não altera as classificações da porta de trabalho. Por exemplo, é necessário um limite de saída para avaliar os 37,42 bar calculados.

Os diagramas nas páginas 19–20 do As informações do motor orbital da Danfoss mostram como diferentes arranjos internos se conectam à vedação do eixo. No desenho da máquina proposto, identifique separadamente o retorno de trabalho, o dreno da caixa e a conexão do freio. Um dreno conectado à linha de trabalho intermediária veria a pressão dessa linha.

O O documento do motor Danfoss L e K Frame, página 13 , condiciona a operação em série aos limites do sistema, carga e pressão da caixa, e solicita assistência na aplicação porque a vida útil do rolamento é afetada. Mantenha essas restrições específicas do modelo anexadas à revisão da configuração.

Rastreie a potência através do par

Para o serviço declarado de 100 rpm, a soma dos torques resistentes é 300 N·m. A potência do eixo é:

Peixo = (200 + 100) × 2 × π × 100/60.000 = 3,14 kW

O kW hidráulico pode ser encontrado multiplicando bar por L/min e dividindo por 600. A entrada em série ideal é 94,25 × 20/600 = 3,14 kW. Fornecer uma rede paralela de pressão constante com 40 L/min a uma diferença entre alimentação e retorno de 62,83 bar resulta em 4,19 kW. Nesse exemplo, um acelerador no ramo mais leve absorve 31,42 bar a 20 L/min, equivalente a 1,05 kW. Escolha outra arquitetura de controle e suas perdas teriam que ser calculadas a partir de seus próprios caminhos de vazão e pressão.

Inclui as perdas comuns de fornecimento e retorno de 12 bar usadas anteriormente. A 20 L/min, essas perdas somam 0,40 kW no exemplo da série. No total de 40 L/min do circuito paralelo, os mesmos 12 bar assumidos adicionam 0,80 kW. A comparação resultante é:

A barra fixa de 12 é uma ilustração. Use a curva de perda real de cada mangueira, conexão e resfriador para seleção. Verifique novamente os caminhos no fluxo que cada opção levaria, incluindo o efeito da eficiência do motor e da bomba na entrada do inversor. A duração de cada estado de serviço é necessária para transformar a estimativa de perdas numa avaliação de calor.

A opção paralela ainda pode ser necessária para ajuste independente ou recuperação de falhas. Seus controles devem ser avaliados em relação a esse trabalho. Inclui períodos com um motor descarregado ou parado; eles podem ocupar muito mais turnos do que a tarefa simultânea mais pesada. O valor de perda de ramal de 1,05 kW acima se aplica apenas ao exemplo de estrangulamento indicado.

Por que fluxo igual não garante movimento igual

Compare dois deslocamentos ideais hipotéticos:

O encanamento em série preserva a taxa de deslocamento. Velocidade igual em paralelo exige diferentes fluxos de ramificação, conforme mostrado acima.

Para a última linha, as demandas de entrada ideais foram divididas por um ηv assumido de 0,92. A demanda total de entrada passa a ser 48,91 L/min. Eficiências assumidas iguais preservam a proporção. Uma investigação real do divisor precisa das curvas nas condições e pressões relevantes do óleo; os dois motores podem ter vazamentos diferentes.

O roteamento de vazamento altera o equilíbrio do fluxo em série. Para um exemplo separado, atribua 20 L/min à entrada do Motor 1 e 0,6 L/min ao seu dreno externo. Sem outras ramificações, a saída principal fica com 19,4 L/min restantes, uma redução de 3%. O vazamento que atinge a saída de trabalho permanece na alimentação a jusante. Desenhe o seu destino antes de subtraí-lo, para que o petróleo não seja contabilizado duas vezes como perda externa.

Verifique o diâmetro do rolo, bem como a rotação do eixo. Tomemos dois rolos hipotéticos medindo 100 e 102 mm em suas superfícies efetivas. A 100 rpm, os tempos de circunferência rpm dão 31,42 e 32,04 m/min. Deixe-os livres de acoplamento mecânico e o deslocamento relativo atingiria cerca de 3,14 m em cinco minutos. A diferença calculada é de 0,63 m/min nas superfícies. Um cinto compartilhado evita esse acúmulo livre; forças, escorregamento ou velocidade real devem mudar para acomodar a restrição.

Nomeie a quantidade controlada na tolerância. A velocidade da superfície do rolo, a rotação do eixo e a posição angular podem exigir diferentes correções. Inclua o intervalo e as alterações de carga. Um processo que aceita variação de velocidade de 5% dá ao projetista espaço que uma relação angular fixa sobre partidas repetidas não oferece.

Escolha o controle de ramificação em torno do movimento necessário

Uma conexão paralela não controlada é apropriada apenas quando o comportamento real do fluxo é aceitável. Se uma ramificação oferecer um caminho de fluxo mais fácil, a alocação poderá mudar conforme a carga muda. Comprimentos de mangueira iguais ou deslocamentos nominais correspondentes do motor não estabelecem uma divisão controlada. Identifique qual dispositivo estabelece o fluxo de cada ramal na faixa operacional.

As dicas técnicas do divisor de fluxo da Sun Hydraulics, páginas 1–2 , distinguem a divisão em uma direção da divisão e combinação para tarefas de motor bidirecionais. Alertam também que a operação abaixo da faixa de vazão especificada pode perder a divisão pretendida, e que as saídas acopladas mecanicamente necessitam de atenção quanto à cavitação, lock-up e intensificação de pressão. Estas características pertencem ao dispositivo e circuito selecionado; um rótulo com a leitura '50:50' não descreve todos os estados.

Três requisitos operacionais levam a diferentes verificações de controle:

Uma cadeia em série simples une os principais caminhos de fluxo. A parada de um eixo pode restringir o outro, a menos que seja fornecido um bypass projetado ou outro caminho de operação. Adicione o bypass ao esquema e trace o fluxo restante do motor com ele aberto, fechado e mudando de estado. Esses três esboços expõem qualquer mudança na pressão ou velocidade introduzida pelo caminho extra.

Inclua engrenagens, correntes, correia compartilhada e qualquer contato intermitente no desenho enviado para seleção do controle. Uma conexão rígida impõe movimento ao eixo e pode transferir torque entre as saídas. O contato através de uma correia ou do solo pode impor uma restrição diferente à medida que a máquina opera. Marque quando cada restrição se aplica para que a taxa de fluxo proposta possa ser verificada em relação ao movimento mecânico.

Inclui estados de paralisação, inicialização e parada

Marque um eixo bloqueado em uma cópia do esquema. Em outro, desligue uma unidade; em um terceiro, inverta o comando com os eixos ainda em movimento. Trace os desvios e caminhos de relevo locais em cada cópia. Os dados de execução normal deixam esses eventos abertos para revisão.

Para séries, compare a demanda de carga combinada com a pressão disponível. Uma vez que a demanda exceda a capacidade de fornecimento, o cálculo não suporta mais ambos os pontos operacionais solicitados. Use o vazamento real e os caminhos da válvula para investigar o movimento resultante. Verifique os limites do componente instalado e do inversor antes de considerar qualquer alteração na configuração de alívio.

Para paralelo, trace o controle de ramal instalado com um eixo bloqueado e com sua carga removida. Inclui fluxo reverso. Um controle de prioridade aloca intencionalmente o fornecimento de forma diferente de um divisor de proporção igual. Válvulas independentes introduzem seus próprios estados comandados. A revisão precisa das informações do fabricante sobre o dispositivo real e a posição da válvula.

Adicione torque de ruptura para uma reinicialização carregada. Um freio instalado necessita que seu evento de liberação seja marcado na sequência, com a pressão disponível nesse evento. Use os dados de partida do motor para esta verificação. Os números de eficiência de funcionamento no exemplo trabalhado deixam o desempenho de ruptura sem comprovação.

Durante uma parada, uma carga rotativa pode continuar conduzindo óleo pelo motor. Marque a direção do bombeamento no esboço do estado de parada. Peça ao revisor do circuito que identifique seus caminhos de reabastecimento e limitação de pressão, incluindo passagens que uma válvula pode isolar do alívio da bomba. A proteção para esta energia armazenada deve ser selecionada separadamente do cálculo normal do motor.

Para uma revisão inicial do estado, uma pequena planilha é mais útil do que um único valor de pressão máxima:

Substituindo um motor em um par existente

Mantenha o sufixo completo do motor existente ao comparar substituições. Juntamente com o desenho do flange e do eixo, compare o deslocamento, as funções da porta, a classificação de saída, a disposição do dreno e as curvas relevantes. O segundo motor e seus controles fazem parte dessa comparação porque a substituição altera um membro de um par funcional.

Para um par de substituições nominalmente iguais, compare as entradas da curva para vazão de entrada na velocidade e torque necessários. Mantenha a condição do óleo associada a essas entradas. Adicione a relação do divisor instalado, faixa de fluxo e capacidade de direção. Essa comparação pode revelar um ponto operacional ausente, mesmo quando o deslocamento do título coincide.

Registre o circuito conforme encontrado antes de fazer o pedido. Fotografe ambas as etiquetas do modelo, trace a linha de interconexão principal, identifique cada dreno da caixa e marque qualquer desvio ou montagem de porta cruzada. Uma segunda mangueira pequena pode ser uma conexão de liberação de freio ou lavagem, portanto identifique-a no desenho do motor. Preservar os rótulos das portas originais no registro; nomes informais como “mangueira de retorno” podem significar diferentes funções de pressão na operação em série.

BLINCE faixa de motor orbital pode ser usada para iniciar uma consulta de configuração. Uma família ou deslocamento comparável é candidato à revisão. O desenho selecionado, os limites operacionais e a comparação da interface ainda são necessários antes de chamá-lo de substituição de qualquer motor em um par existente.

O que enviar com uma consulta de dois motores

Uma investigação útil começa com o circuito marcado e uma descrição das saídas. Para uma máquina de rolos hipotética, isso poderia ser: 'Almeje 100 rpm em ambos os rolos. Qualquer um dos rolos deve ser capaz de parar sozinho. Uma correia comum os conecta enquanto carregado.'

Para seleção de componentes, anexe:

• Identificação: ambas as etiquetas do motor ou códigos completos propostos.

• Serviço: o torque e rpm necessários em cada eixo.

• Fornecimento: fornecimento da bomba na velocidade de acionamento pretendida e na pressão disponível.

Para equipamentos existentes, coloque a localização e as condições da porta ao lado do valor de teste. Registre a posição da válvula, a rotação do eixo e a temperatura do óleo com a pressão para que o revisor possa localizar esse ponto operacional na curva do motor.

Adicione a velocidade permitida ou o erro de posição durante um intervalo determinado. Marque o serviço de avanço e ré, as cargas de acionamento externas e a resposta necessária após um estol. Um esboço da rota de drenagem e as folhas de limites do motor disponíveis podem completar o pacote técnico. As consultas de substituição também precisam dos desenhos de interface antigos e propostos, com as dimensões e funções da porta identificadas.

Peça a um técnico qualificado que faça as leituras da porta de trabalho e do dreno da caixa através dos pontos de teste designados. Siga o procedimento aprovado da máquina, proteja sua carga e utilize instrumentos adequados para o circuito. Abrir uma linha hidráulica energizada não é seguro; mantenha as linhas fechadas durante todo o teste.

Envie o circuito de dois motores marcado para BLINCE com solicitação de desenho e folha limite do motor candidato. Solicite a confirmação dos limites de pressão de saída e da caixa e da série permitida ou serviço paralelo. Registre qualquer ponto operacional ou estado da válvula que ainda precise de revisão antes de liberar o pedido do motor.

Tel: +86 132 4232 1601

✉️ E-mail: sales16@blince.com

Site: https://blince.com

Isenção de responsabilidade

Este artigo é um guia geral de engenharia. A seleção final do componente deve ser baseada em desenhos da máquina, dados hidráulicos medidos, condições de trabalho, requisitos de segurança e confirmação de um engenheiro hidráulico ou fornecedor qualificado.

Equipe Hidráulica Blince

A Blince Hydraulic é uma empresa líder do setor dedicada à fabricação de energia fluida com engenharia de precisão e soluções hidráulicas personalizadas. Apoiada por décadas de profunda experiência em máquinas industriais e milhares de implantações globais bem-sucedidas, nossa equipe de engenharia concentra-se inteiramente na fabricação de componentes hidráulicos de alto desempenho, incluindo motores orbitais especializados, motor de acionamento de deslocamento de alta pressão e válvulas de controle direcional robustas . Nossa infraestrutura de produção utiliza sistemas de usinagem CNC multieixos de última geração e é totalmente certificada pela ISO 9001 para garantir precisão volumétrica repetível em cada execução de fabricação.

Fornecemos soluções hidráulicas rápidas, altamente confiáveis ​​e econômicas para distribuidores da indústria pesada, OEMs de máquinas e equipes de manutenção em mais de 150 países. Quer o seu projeto ativo exija um lote de pequeno volume de perfis de eixo personalizados ou uma produção em larga escala de bomba de engrenagens de ferro fundido para serviços pesados , configuramos nossos cronogramas de produção flexíveis para atender aos prazos de entrega desejados com total previsibilidade de preços. A parceria com a Blince significa garantir a máxima eficiência do sistema, qualidade de material de elite e profissionalismo descomprometido em energia fluida.

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