Guia de dimensionamento de unidades de energia hidráulica: fluxo da bomba, KW do motor, capacidade do tanque e calor

Uma unidade de potência hidráulica pode atingir a configuração de alívio e ainda assim ser inadequada para a máquina.

O medidor sobe para 160 bar. O cilindro se move, mas leva doze segundos em vez de sete. Após quarenta minutos, o tanque está quente, a corrente do motor elétrico é maior do que o esperado e o operador inicia uma pausa entre os ciclos. A primeira sugestão costuma ser uma bomba maior. O segundo é um resfriador de óleo maior. Nenhuma das sugestões responde à pergunta útil: para onde vai a energia disponível?

O fluxo ausente pode começar na entrada da bomba. Pode ser perdido através de uma pequena válvula direcional, um filtro, uma longa mangueira de retorno ou uma válvula de alívio que permanece aberta durante parte do ciclo. O motor elétrico pode ser grande o suficiente para a carga média, mas pequeno demais para partidas repetidas. O reservatório pode conter óleo suficiente para cobrir a porta de sucção, proporcionando pouco tempo para que o ar saia do fluido. UM a unidade de energia hidráulica personalizada deve ser selecionada como um circuito de trabalho, não como um tanque com um motor aparafusado na parte superior.

Esse é o tipo de trabalho de dimensionamento que geralmente cabe em várias mesas. A manutenção sabe quando a máquina fica mais lenta. A compra tem o número do modelo antigo. O construtor sabe quanto espaço resta ao lado da moldura. Nenhum desses fatos é suficiente por si só. No entanto, junte-os e a bomba, o motor elétrico, o tanque, as válvulas, os filtros e o refrigerador poderão ser discutidos antes que o fornecedor se comprometa com um layout cuja alteração seja cara.

Comece com o ciclo da máquina, não com o catálogo da unidade de potência

Comece com um cronômetro e a máquina, não com um catálogo de bombas. Siga um ciclo completo. Uma prensa pode cruzar a maior parte de seu percurso rapidamente, desacelerar perto da peça de trabalho, manter a força por oito segundos e depois voltar para casa quase descarregada. Um elevador pode começar difícil, mas mover-se apenas seis vezes em uma hora. Um transportador é o tipo oposto de problema: pressão moderada, talvez, mas sem descanso prolongado. Suas leituras de pico podem corresponder, enquanto suas unidades de potência precisam de motores, tanques e arranjos de resfriamento bastante diferentes.

Registre cada atuador separadamente. Para um cilindro, observe o furo, o diâmetro da haste, o curso, a direção da carga, o tempo de deslocamento necessário e o ponto mais difícil na articulação. Para um acionamento rotativo, observe o deslocamento, rpm alvo, torque de partida, disposição do dreno da caixa e se a carga pode sobrecarregar o motor. O O guia de correspondência entre bomba hidráulica e motor explica por que velocidade, torque, pressão de retorno e temperatura do óleo devem ser lidos juntos.

Em seguida, anote quais funções operam ao mesmo tempo. Um ramal de direção de 25 L/min e um ramal de fixação de 35 L/min não exigem necessariamente uma bomba de 60 L/min se a sequência de controle impedir a operação simultânea. As mesmas duas ramificações podem exigir todos os 60 L/min se o operador puder usar ambos juntos. O esquema, a lógica da válvula e a sequência do PLC decidem qual afirmação é verdadeira.

Para trabalho de campo, uma frase simples é mais valiosa do que uma solicitação polida de número de peça:

A unidade estende um cilindro com diâmetro de 80 mm através de 500 mm em 7 segundos, mantém uma carga de 22 kN por 10 segundos, retrai sem carga e repete quatro vezes por minuto. O óleo atinge 63 C após uma hora, enquanto a pressão de saída da bomba é de 160 bar e a pressão de retorno é de 9 bar durante a extensão.

Essa nota já dá ao fornecedor um ponto de partida. 'Citar um conjunto de energia hidráulica de 7,5 kW' não.

O que uma unidade de energia hidráulica realmente inclui

No chão de fábrica, “unidade de potência” pode significar qualquer coisa, desde uma motobomba instalada em um pequeno tanque até uma estação hidráulica completa com coletor e gabinete de controle. O limite útil é funcional: armazena e condiciona o óleo, aciona a bomba, limita a pressão e envia o fluxo controlado para a máquina. Válvulas direcionais, filtros, respiro de enchimento, indicação de nível e temperatura, acoplamentos de teste, acumulador, aquecedor ou resfriador podem ser instalados quando a tarefa exigir. Eles não são necessários apenas para fazer a montagem parecer completa.

Uma mudança tende a mover vários outros limites. Adicione o deslocamento da bomba e o bloco de válvulas, o filtro, o resfriador, as mangueiras e o retorno do tanque deverão transportar o óleo extra. Reduza a altura do tanque para passar por uma proteção e a porta de sucção poderá ficar muito próxima do retorno do fluido aerado. Aumente o ajuste de alívio e o torque do eixo aumentará com ele; o mesmo acontece com a possível carga nos cilindros, na tubulação e na estrutura da máquina. Essa cadeia de efeitos é onde uma unidade compacta e de aparência organizada pode se tornar uma unidade de mau funcionamento.

O artigo mais antigo do BLINCE sobre o A diferença entre uma bomba hidráulica e uma unidade de energia hidráulica é um histórico útil. O presente guia dá o próximo passo: transforma um ciclo de máquina em números de dimensionamento preliminares e em uma solicitação de orçamento utilizável.

Etapa 1: Converter o movimento do atuador em fluxo necessário

O fluxo controla principalmente a velocidade do atuador. A pressão se desenvolve em resposta à resistência e à carga. Manter essas duas tarefas separadas evita um dos erros mais comuns na seleção da unidade de potência: aumentar o ajuste de alívio porque o cilindro está lento.

Para um cilindro de dupla ação, primeiro calcule a área que realmente sofre pressão no curso de trabalho:

A_pistão = pi x D ^ 2/4

A área anular do lado da haste é:

A_anular = pi x (D^2 - d^2) / 4

Onde D é o furo e d é o diâmetro da haste. O fluxo necessário segue da área e velocidade:

Q = A xv

A versão de campo do cálculo é menos abstrata: encontre o volume de óleo necessário para encher a câmara de trabalho e depois pergunte com que rapidez esse volume deve chegar. Execute os números duas vezes. A extensão utiliza toda a área do furo; a retração usa a área anular menor ao redor da haste. Com um fluxo fixo, um portanto, o cilindro hidráulico de dupla ação geralmente retorna mais rápido do que se estende.

Exemplo de cilindro: furo de 80 mm, curso de 500 mm

Para um furo de 80 mm, a área total do pistão é de aproximadamente 5.026,5 mm2. Mova essa área através de um curso de 500 mm e a extremidade da tampa ocupa cerca de 2,51 litros. Esse é o volume que deve chegar após o deslocamento da válvula, e não apenas o volume mostrado no catálogo da bomba.

Movimentar esses 2,51 litros em 7,2 segundos requer cerca de 20,9 L/min no papel. Uma bomba marcada com 20 L/min já está em curto antes de o vazamento ser contado. Transição de válvula, aceleração, vazamento de óleo quente e uma segunda função podem ocupar outra parte. Em outras palavras, 20,9 é uma meta útil na porta do cilindro, e não permissão para solicitar a bomba nominal mais próxima.

Para um motor hidráulico, a mesma ideia de volume e tempo aparece como deslocamento por revolução:

Q_teórico (L/min) = deslocamento (cm3/rev) x velocidade (rpm) / 1000

Um motor de 250 cm3/rot a 80 rpm consome 20 L/min no cálculo ideal. A verdadeira oferta também tem de cobrir as fugas. Fornece apenas 18 L/min após desgaste da bomba e perdas nas válvulas e o eixo não consegue manter a velocidade calculada; aumentar a pressão não substituirá o óleo ausente.

Os totais das agências precisam de uma rápida verificação da realidade. Se dois cilindros estiverem interligados e nunca se moverem juntos, a adição de ambos os fluxos de pico superdimensionará a fonte. Se um operador puder enevoar ambos os carretéis ao mesmo tempo, ignorar uma ramificação fará o oposto. Direção prioritária, circuitos regenerativos, acumuladores e bombas variáveis ​​tornam a soma da placa de identificação ainda menos confiável; para essas máquinas, trace o esquema através da sequência real.

Etapa 2: Escolha o deslocamento da bomba a partir da velocidade real de acionamento

Para uma bomba de deslocamento fixo, o fornecimento teórico é:

Q_teórico (L/min) = deslocamento da bomba (cm3/rev) x velocidade da bomba (rpm) / 1000

O fluxo real pode ser estimado multiplicando pela eficiência volumétrica:

Q_real = Q_teórico x eficiência volumétrica

Pegue um 16 cm3/rev Bomba de engrenagem hidráulica da série HGP acionada a 1.450 rpm. A multiplicação dá 23,2 L/min antes do vazamento interno. Usar 90% de eficiência volumétrica como valor estimado temporário traz a entrega esperada de volta para 20,9 L/min.

Esse número de 90 por cento é uma suposição de planilha, não uma classificação BLINCE prometida. A construção da bomba, a pressão, a velocidade, a viscosidade do óleo, a temperatura e o desgaste, tudo isso a move. A seleção final deve vir da curva da bomba exata. Nesta fase, a estimativa apenas responde a uma questão aproximada: 16 cm3/rot é plausível ou estamos claramente na faixa de tamanho errada?

Verifique a velocidade no eixo da bomba e não o número lembrado no folheto do motor. Um motor de indução de 50 Hz normalmente não gira na velocidade síncrona de 1.500 rpm quando carregado. Os motores percorrem uma faixa mais ampla e as relações da tomada de força muitas vezes são repassadas incorretamente. Um projeto baseado em 1.800 rpm que realmente recebe 1.450 rpm perde cerca de um quinto de seu fluxo teórico antes que o vazamento da bomba entre em discussão.

Deslocamento fixo ou variável?

Uma bomba de engrenagem fixa faz sentido quando a máquina deseja aproximadamente a mesma entrega em cada ciclo e o circuito tem uma maneira honesta de descarregá-la. É barato e familiar para manutenção. O problema começa quando a maior parte desse fluxo fixo passa longos períodos espremido através de uma borda de medição ou despejado no relevo enquanto o atuador mal se move.

UM a bomba de pistão axial de deslocamento variável pode recuar do deslocamento total quando o controle informar que a demanda caiu. Isso economiza fluxo desperdiçado somente quando o controle é configurado corretamente. O encanamento com detecção de carga, as configurações do compensador, o óleo limpo e um dreno de caixa aberta tornam-se parte do comissionamento; o a guia de drenagem da caixa da bomba de pistão cobre um dos caminhos de falha menos visíveis.

Não escolha uma bomba variável apenas porque parece mais avançada. Não escolha uma bomba de engrenagens apenas porque é familiar. O ciclo da máquina deve tomar a decisão.

Etapa 3: Calcule a potência hidráulica antes de escolher o kW do motor

Uma vez que o fluxo tenha sido vinculado à velocidade, a pressão e o fluxo podem ser combinados para estimar a produção hidráulica:

P_hidráulico (kW) = pressão (bar) x vazão (L/min) / 600

Para o ponto de funcionamento usado aqui, 160 bar e 20,9 L/min fornecem:

160 x 20,9/600 = 5,57 kW

O motor não pode ser dimensionado exatamente para 5,57 kW. Parte da potência do eixo é perdida na bomba e no acionamento. Usar 85% de eficiência geral como estimativa inicial fornece:

P_motor_entrada = 5,57 / 0,85 = 6,55 kW

Um motor de 7,5 kW pode ser um ponto de partida razoável para este exemplo. Não é uma escolha final automática. Partida sob carga, viscosidade do óleo frio, operação de alívio, tensão e frequência, fator de serviço, temperatura ambiente, altitude, gabinete, partidas por hora e a eficiência real da bomba ainda são importantes.

A corrente do motor deve ser registrada sob regime real. Uma unidade de potência que funciona confortavelmente durante um curso de cilindro pode desarmar após partidas repetidas ou depois que o óleo aquece e a máquina começa a manter a pressão por mais tempo. O cálculo hidráulico não substitui o projeto elétrico; dá ao projetista elétrico um caso de carga para verificar, enquanto o o guia de alinhamento do acoplamento da bomba cobre as verificações mecânicas entre as duas máquinas.

Potência de pico não é o mesmo que potência contínua

Um levantamento pode precisar de 160 bar por cinco segundos e depois descansar por dois minutos. Uma prensa pode usar alta pressão somente no final do curso de formação. Um transportador pode exigir pressão moderada continuamente. A seleção da placa de identificação deve refletir quanto tempo o motor suporta cada carga, se ele pode esfriar entre os ciclos e se a máquina dá partida enquanto o circuito hidráulico está descarregado.

Se a bomba arrancar contra pressão, reveja o centro da válvula, a disposição de descarga, as válvulas de retenção e a pressão retida. Um motor superdimensionado pode ocultar um circuito de partida deficiente, mas não elimina o pico de pressão ou o choque mecânico. O O guia de seleção da válvula de retenção hidráulica é relevante quando a pressão permanece retida após o desligamento.

Exemplo de seleção trabalhada: uma pequena unidade de elevação industrial

Considere um dispositivo de elevação com estes requisitos preliminares:

• Furo de 80 mm, haste de 45 mm, curso de 500 mm;

• Carga externa máxima de 22 kN durante extensão;

• Tempo de extensão alvo de 7,2 segundos;

• quatro ciclos completos por minuto durante um lote de produção de 20 minutos;

• Pressão máxima de trabalho pretendida de 160 bar;

• alimentação elétrica trifásica de 400 V, 50 Hz;

• serviço interno, normalmente 15-35 C ao redor da unidade.

A extremidade da tampa comporta cerca de 2,51 litros acima do curso indicado. Espalhar esse volume por 7,2 segundos produz a meta de 20,9 L/min. Uma bomba de 16 cm3/rotação a 1.450 rpm fornece teoricamente 23,2 L/min e, com a margem de eficiência temporária, chega perto de 20,9 L/min.

Se todos os 20,9 L/min fossem fornecidos a 160 bar, a potência hidráulica seria de 5,57 kW. Levar em consideração as perdas assumidas aumenta o requisito do eixo para 6,55 kW. Isso coloca um motor de 7,5 kW na lista, mas ainda não no pedido: partida a frio, partidas por hora, sobrecarga e o traço de pressão real ainda precisa ser acordado.

A verificação de força também é importante. A 160 bar, um furo de 80 mm proporciona uma força de extensão teórica de cerca de 80,4 kN, muito acima da carga declarada de 22 kN. Essa diferença é um aviso, não um benefício. Ou a pressão de trabalho real será muito menor, a ligação terá uma grande desvantagem mecânica ou os dados iniciais estarão incompletos. Um fornecedor correto deve perguntar qual afirmação se aplica antes de configurar a válvula de alívio.

Este exemplo mostra por que o fluxo e a pressão não devem ser copiados de linhas separadas do catálogo. A meta de velocidade aponta para cerca de 21 L/min. A carga pode precisar de muito menos de 160 bar. A configuração correta do motor e do alívio só pode ser finalizada após a confirmação da força real e da ligação.

Etapa 4: dimensionar o reservatório sem adorar uma proporção

O atalho familiar é tornar o volume do reservatório um múltiplo do fluxo da bomba. Razões como duas, três ou cinco vezes a vazão da bomba são frequentemente usadas durante o planejamento inicial. Não são regras de design universais. Um reservatório de 60 litros pode ser generoso para uma unidade intermitente de 20 L/min e inadequado para outra unidade com estrangulamento contínuo, fluxo de ar deficiente, grande volume do cilindro diferencial e forte exposição à contaminação.

O reservatório tem vários empregos. Ele deve manter a entrada de sucção coberta em todas as posições do atuador, reter o óleo deslocado pelos cilindros e acumuladores, permitir espaço para expansão térmica, retardar o retorno do óleo o suficiente para o gerenciamento do ar e da contaminação e dar acesso à equipe de manutenção para limpá-lo e inspecioná-lo. Também contribui com área superficial e massa de óleo para o controle térmico.

Comece calculando a variação máxima no volume de óleo do sistema. Um grande cilindro de haste única armazena diferentes quantidades nas laterais da tampa e da haste. Vários cilindros podem se estender juntos. Um acumulador pode liberar e recuperar um volume significativo de óleo. O tanque deve permanecer dentro dos níveis mínimo e máximo de segurança durante toda a sequência, e não apenas quando cada atuador estiver retraído.

Então observe o fluxo de retorno. A retração do cilindro pode enviar mais óleo de volta ao reservatório do que a bomba está fornecendo porque a haste reduz o volume anular. Um circuito regenerativo pode criar outro padrão de fluxo. O difusor de retorno, o filtro, o resfriador e o layout da porta devem lidar com esse pico sem transformar o tanque em um gerador de espuma.

Uma melhor tabela de triagem de reservatórios

Uma faixa preliminar pode começar com cerca de dois a cinco litros de volume do reservatório por L/min de vazão da bomba para muitas unidades convencionais, mas o número final deve ser justificado pelos fatores acima. Trate a proporção como um ponto de partida para uma conversa, não como uma prova.

As portas de sucção e retorno devem ser separadas o suficiente para evitar que o óleo de retorno quente e aerado retorne diretamente para a bomba. Defletores internos, difusores e posições de porta sensatas podem ajudar, enquanto a geometria inadequada pode derrotar um tanque grande. O O guia de respiro do tanque hidráulico aborda como o movimento do nível de óleo também altera o caminho de ar necessário.

Etapa 5: Encontre a fonte de calor antes de adicionar um refrigerador

Cada perda se torna calor. Vazamento da bomba, ineficiência do motor, queda de pressão da válvula, fluxo de alívio, mangueiras subdimensionadas, acopladores apertados, restrição de filtro e contrapressão, todos consomem energia sem produzir movimento útil.

Uma estimativa rápida de calor para uma queda de pressão conhecida é:

Perda de calor (kW) = queda de pressão (bar) x vazão (L/min) / 600

Se 20 L/min atravessam uma válvula com uma queda de pressão de 40 bar, aproximadamente 1,33 kW estão sendo convertidos em calor nessa condição. Se a mesma perda continuar durante a maior parte do turno, não se trata de um pequeno detalhe térmico.

O fluxo de alívio é mais severo. O envio de 20 L/min através de uma configuração de alívio de 160 bar representa cerca de 5,33 kW de energia hidráulica, transformando-se principalmente em calor. Um refrigerador pode remover parte desse calor, mas o melhor primeiro reparo geralmente é impedir que o circuito fique em alívio.

Meça a temperatura do óleo como uma tendência. Registre a temperatura do tanque, a temperatura ambiente, o estado do ciclo, a pressão da bomba, a pressão de retorno e a corrente do motor em intervalos regulares até que a unidade atinja uma condição estável ou exceda a faixa permitida. Uma leitura feita após a máquina ter sido desligada não pode mostrar onde o calor foi produzido.

Quando for necessária uma rejeição real de calor, dimensione o resfriador com base na carga de calor, fluxo de óleo, temperatura permitida do óleo, condições do ar ambiente ou da água, contaminação, potência do ventilador e queda de pressão. O O guia de dimensionamento do resfriador de óleo hidráulico explica por que um núcleo maior não é automaticamente um circuito melhor.

Para unidades que necessitam de resfriamento com ar forçado, um produto como o O resfriador de óleo hidráulico da série BLINCE AD deve ser selecionado de acordo com a rejeição de calor calculada e o caminho real do óleo. Não use a vazão nominal da bomba como única especificação do resfriador.

Etapa 6: Verifique a capacidade da válvula e a lógica de controle

O bloco de válvulas decide para onde vai o fluxo da bomba quando o atuador se move, para, retém ou muda de direção. Uma bomba de bom tamanho pode parecer fraca atrás de um carretel menor. Um motor elétrico dimensionado corretamente pode funcionar quente se o centro da válvula mantiver a bomba carregada em ponto morto.

Para cada válvula, confirme o fluxo nominal, a pressão de trabalho, a queda de pressão interna, a função do carretel, a condição central, o método de atuação, a tensão, o acionamento manual e os requisitos de drenagem ou piloto. O O guia de seleção da válvula de controle direcional mostra por que combinar o padrão da porta não é suficiente.

O controle de pressão também precisa de uma hierarquia. O relevo principal protege o circuito fonte. Uma válvula redutora pode limitar um ramal. Uma válvula de contrapeso pode controlar uma carga excessiva. Uma válvula de sequência pode iniciar a próxima função somente depois que a primeira desenvolver pressão. Se suas configurações se sobrepuserem descuidadamente, a unidade de energia poderá vibrar, aquecer ou executar funções na ordem errada.

O controle de fluxo merece o mesmo tratamento. Medir de 30 L/min até 8 L/min com uma bomba fixa pode desperdiçar uma grande quantidade de energia, a menos que o fluxo não utilizado seja descarregado ou usado em outro lugar. Antes de especificar um reservatório e refrigerador maiores, compare o circuito com o guia de solução de problemas da válvula de controle de fluxo hidráulico.

Etapa 7: Projetar os caminhos de sucção e retorno como partes da unidade

A bomba não pode fornecer óleo que não pode receber. Uma mangueira de sucção longa, uma conexão pequena, uma válvula fechada, um filtro sujo, um revestimento colapsado, uma alta viscosidade do óleo frio ou uma saída deficiente do tanque podem deixar a bomba sem água, mesmo quando o reservatório parece cheio.

Mantenha o caminho de sucção curto e generoso, usando os limites de entrada do fabricante da bomba em vez de um tamanho de mangueira conveniente. Evite cotovelos e redutores desnecessários. Certifique-se de que a linha não suba para uma bolsa de ar. Se a bomba for montada acima do nível de óleo, a escorva e as condições de entrada permitidas precisam de confirmação explícita.

O lado de retorno deve ser verificado quanto ao pico de fluxo, não apenas à vazão da bomba. Filtros, resfriadores, coletores, mangueiras e conexões criam queda de pressão cumulativa. A alta pressão de retorno pode reduzir a força do cilindro, reduzir o torque do motor, aumentar a tensão da vedação e fazer o tanque funcionar mais quente.

O A linha de mangueiras e conexões hidráulicas é um ponto de partida do produto, mas uma montagem de mangueira correta ainda precisa de trabalho e pressão de pico, fluxo, fluido, temperatura, rota, raio de curvatura, abrasão, serviço de impulso, geometria de conexão e movimento de instalação. O tamanho da rosca por si só não comprova a capacidade de fluxo interno.

Etapa 8: Especifique a filtragem e a respiração em torno das necessidades dos componentes

O óleo de aparência limpa não é necessariamente um óleo limpo. O óleo novo pode transportar partículas provenientes do armazenamento e da transferência. Mangueiras novas podem conter poeira de corte. Um novo tanque soldado pode liberar incrustações ou detritos de fabricação se não for preparado corretamente.

A seleção do filtro deve considerar a limpeza desejada, a sensibilidade do componente, o desempenho beta, a viscosidade de partida a frio, o comportamento de colapso ou desvio, as configurações do indicador e o intervalo de manutenção. Um filtro fino que passa todas as partidas a frio em bypass pode fornecer menos proteção do que sugere o pedido de compra.

A filtragem de retorno é comum, mas não protege a bomba de detritos já depositados no reservatório. Os filtros de sucção podem capturar materiais grandes e, ao mesmo tempo, criar restrição de entrada se forem muito pequenos ou negligenciados. Os filtros de pressão protegem componentes sensíveis a jusante, mas exigem a classificação de pressão correta e um local sensível no circuito.

Após uma falha na bomba ou no motor, inspecione o reservatório, as mangueiras, o bloco de válvulas, o resfriador e os caminhos do atuador antes de instalar o substituto. O O guia de controle de contaminação hidráulica explica por que o componente com falha geralmente é apenas o primeiro resultado visível.

O respiro deve deixar passar ar à medida que o nível do óleo muda, excluindo a contaminação esperada no local. Uma pequena unidade interna e uma unidade de energia agrícola externa não respiram o mesmo ar. O projeto do enchimento, a filtragem de transferência, a exposição à chuva, a lavagem, a umidade e o acesso para serviço devem ser escritos nas especificações.

Etapa 9: Coloque pontos de teste onde as decisões serão tomadas

Um medidor de saída da bomba é útil, mas não pode mostrar a perda de pressão através do filtro de pressão, válvula, resfriador ou linha de retorno. Não pode provar qual pressão atinge o cilindro ou motor. Também não é possível separar um pico de alívio curto de uma condição de carga sustentada.

Os pontos úteis podem incluir a saída da bomba, antes e depois de um filtro de pressão, entrada da válvula, portas de trabalho do atuador, linha de retorno, entrada e saída do resfriador e dreno da carcaça da bomba de pistão, quando aplicável. O conjunto exato deve seguir as falhas que a equipe de manutenção pode precisar diagnosticar.

Selecione a faixa do medidor para a medição. Um medidor de 400 bar pode sobreviver a um teste de retorno de 25 bar, mas não fornecerá uma resolução útil. A pulsação e a vibração também podem exigir um medidor cheio de líquido, um amortecedor, um acoplamento de teste remoto ou um transdutor, em vez de um medidor simples em um coletor vibratório.

O O guia de colocação do manômetro hidráulico fornece um método mais amplo de mapeamento de pressão. Construir os pontos de teste em uma nova unidade de potência geralmente é mais barato do que adicioná-los após a primeira falha inexplicável.

Verificações do ciclo de trabalho por tipo de máquina

Prensas, pinças e máquinas-ferramentas

Uma prensa ou pinça geralmente precisa de aproximação rápida, velocidade de trabalho controlada, alta força perto do final do percurso e retorno rápido. Um arranjo de bomba alto-baixo, acumulador, bomba variável ou circuito de descarga pode reduzir a potência instalada em comparação com forçar uma bomba fixa para satisfazer todos os estágios de forma ineficiente.

Manter a pressão merece atenção. Se a bomba permanecer carregada apenas para compensar vazamentos na válvula ou no cilindro, a unidade poderá passar a maior parte do tempo produzindo calor. Verifique se uma válvula de retenção operada por piloto, uma estratégia de acumulador ou o reparo do componente com vazamento é mais apropriado do que a operação contínua da bomba; o o guia de deriva do cilindro hidráulico ajuda a separar esses caminhos de vazamento.

Elevadores, reboques basculantes e unidades de energia intermitentes

As unidades de elevação intermitente podem usar tanques e motores compactos quando o ciclo completo, o tempo de descanso, as partidas por hora, as condições ambientais e a carga são declarados honestamente. O serviço curto não elimina os requisitos de segurança para falha da mangueira, excesso de carga, alívio de pressão, descida de emergência ou suporte mecânico.

Um circuito de descida por gravidade pode exigir o fluxo da bomba apenas durante a elevação, mas o caminho de retorno ainda precisa controlar a velocidade de descida sem contrapressão ou calor excessivo. Não selecione a unidade apenas com base na pressão de elevação.

Acionamentos de transportador, misturador, ventilador e guincho

Cargas rotativas contínuas expõem perdas que testes de cilindros curtos podem ocultar. A pressão de saída do motor, o dreno da caixa, o fluxo do resfriador e o fornecimento estável da bomba são importantes para todo o turno. Uma unidade de potência que sobreviva a um teste de cinco minutos ainda poderá perder velocidade ou superaquecer após uma hora, especialmente quando o o caminho de drenagem da caixa do motor está vinculado a um retorno restritivo.

Para guinchos e acionamentos de avanço, a frenagem e o controle de carga devem ser projetados com a função de segurança da máquina. A especificação da unidade de potência deve incluir o torque de partida, o torque de funcionamento, a velocidade máxima, o comportamento de parada e o que acontece quando a energia elétrica é perdida.

Equipamentos Móveis e Agrícolas

As instalações móveis adicionam variação de velocidade do motor, inclinação, vibração, poeira, chuva, embalagem compacta e mudanças de acessórios. O reservatório deve manter a entrada de sucção coberta nas inclinações previstas. O cooler deve receber fluxo de ar real. O respiro e o enchimento devem sobreviver ao ambiente em que o operador realmente faz a manutenção da máquina.

Para unidades acionadas por tomada de força ou por motor, forneça ao fornecedor a faixa completa de velocidade, rotação, eixo ou acoplamento e carga lateral permitida. Uma bomba dimensionada na velocidade nominal do motor pode decepcionar durante a operação em baixa velocidade, enquanto uma bomba selecionada para baixa vazão em marcha lenta pode acelerar excessivamente nas rpm de transporte.

Quem ainda não deve encomendar uma unidade de energia hidráulica?

Não faça o pedido ainda se a carga do atuador, a velocidade necessária, as funções simultâneas, a alimentação elétrica ou o comportamento de segurança ainda forem desconhecidos. Um fornecedor pode preparar uma estimativa orçamentária a partir de dados incompletos, mas ela deve ser rotulada como preliminar.

Não encomende uma unidade maior apenas porque a máquina antiga é lenta. Se a bomba antiga estiver sem energia, a válvula estiver restritiva, o cilindro vazar internamente ou a linha de retorno estiver bloqueada, o fluxo extra da bomba poderá criar mais calor sem restaurar o movimento.

Não solicite um reservatório compacto quando a máquina não tiver um plano de resfriamento confirmado, alto fluxo de retorno, grandes alterações de volume do cilindro ou acesso deficiente para limpeza. A embalagem é um insumo de engenharia e não uma permissão para remover funções de gerenciamento de óleo.

Não compre uma unidade de alta pressão para uma máquina cujos cilindros, válvulas, mangueiras, estrutura, proteções e arquitetura de controle não tenham sido aprovados para pressões mais altas. Uma configuração de válvula de alívio não é um certificado de atualização.

Lista de verificação prática antes de solicitar um orçamento

Se faltarem várias respostas, a seleção ainda pode começar. Não deve ser apresentado como engenharia acabada. Quanto menos incógnitas, menor a chance de comprar uma unidade hidráulica que atinge pressão na bancada de testes, mas erra a máquina.

Atalhos que produzem uma unidade de energia cara

Atalho 1: Dimensionando a bomba a partir da pressão máxima

A classificação de pressão não determina o fluxo. Comece pela velocidade e volume do atuador e, em seguida, verifique a pressão exigida pela carga.

Atalho 2: Tratar o fluxo como a potência nominal do motor

Trinta litros por minuto contam apenas metade da história do motor. A 40 bar a potência hidráulica é de cerca de 2 kW; a 200 bar é cerca de 10 kW. Eficiência e serviço então movem a placa de identificação necessária para cima. Mesmo fluxo, carga de eixo muito diferente.

Atalho 3: Chamando a Pressão de Alívio de Ponto de Trabalho

A válvula de alívio protege o circuito. Se ele abrir durante todos os ciclos normais, a energia útil estará sendo transformada em calor e o projeto do controle merece revisão.

Atalho 4: Aplicando um multiplicador de reservatório em todos os lugares

A relação tanque-vazão é apenas uma convenção preliminar. Mudança de volume do cilindro, fluxo de retorno, liberação de ar, calor, inclinação, manutenção e embalagem podem alterar o tamanho final.

Atalho 5: Adicionando um Cooler Antes de Medir a Perda

Um refrigerador pode controlar a temperatura enquanto oculta o fluxo de alívio contínuo, a queda de pressão da válvula ou a restrição de retorno. Encontre primeiro o calor evitável e depois dimensione o refrigerador para a carga restante.

Atalho 6: Ignorando Partidas de Motor e Óleo Frio

Um motor que funciona uma vez pode falhar durante partidas repetidas. O óleo frio aumenta a perda de entrada e o torque de partida. Confirme o método de partida, partidas por hora, descarga, tensão e temperatura mínima do óleo.

Atalho 7: Selecionando Válvulas por Tamanho da Porta

Roscas iguais podem ocultar diferentes passagens internas, curvas de queda de pressão, centros de carretéis e comportamento de controle. Use fluxo nominal e função de circuito.

Atalho 8: Aprovando a unidade de um medidor

Uma leitura na saída da bomba não prova a pressão do atuador ou a pressão de retorno aceitável. Coloque pontos de teste em torno das perdas que importam.

Atalho 9: Conectando uma unidade limpa a uma máquina suja

Os detritos da falha anterior podem retornar através da nova bomba e bloco de válvulas. Limpe e verifique todo o caminho de óleo conectado.

Atalho 10: Citando um Máximo de Catálogo como Serviço Contínuo

A pressão de pico, o fluxo intermitente e a temperatura máxima não são intercambiáveis ​​com classificações contínuas. Confirme o componente selecionado no ponto de operação real.

Uma solicitação de orçamento que dá ao fornecedor algo para calcular

Evite enviar apenas:

Precisa de uma unidade de 7,5 kW, 160 bar, tanque de 40 L. O mesmo dever do antigo.

Use uma nota técnica:

Aplicação: dispositivo de elevação interno. Um cilindro de dupla ação, diâmetro interno de 80 mm, haste de 45 mm, curso de 500 mm. A carga externa é de 22 kN na extensão. Precisamos do curso completo em 7,2 segundos; seis segundos são aceitáveis ​​para retorno. A produção ocorre em lotes de 20 minutos, a quatro ciclos por minuto, seguidos de uma parada de 10 minutos, em um turno de oito horas. Nenhum segundo atuador funciona com o elevador. A alimentação da planta é de 400 V, 50 Hz, trifásica e o espaço disponível é de 800 x 550 mm. O cilindro deve permanecer levantado quando a bomba parar, com abaixamento de emergência controlado. Verifique o deslocamento proposto da bomba, o tamanho do motor, o tanque, o arranjo da válvula, a filtragem, os pontos de medição e os requisitos de resfriamento, em vez de copiar a antiga unidade de 7,5 kW.

Essa solicitação informa ao fornecedor onde permanecem as suposições. A carga declarada de 22 kN não parece exigir 160 bar com o cilindro proposto, portanto a pressão de trabalho deve ser recalculada. O ciclo sugere um serviço intermitente, mas repetido, e não um único levantamento. O requisito de retenção e abaixamento afeta o circuito da válvula e a revisão de segurança.

Para um projeto de substituição, envie também fotos da unidade antiga, placa de identificação da bomba, placa do motor, coletor, portas de mangueira, quadro elétrico, condição do óleo, elemento filtrante e o primeiro componente com falha. Uma foto sem dados operacionais é útil; os dados operacionais sem uma visão da instalação estão incompletos.

Perguntas frequentes

Como dimensionar uma unidade de energia hidráulica?

Trabalhe para fora do atuador. Estabeleça a carga e o tempo permitido para o movimento, em seguida calcule a vazão e a provável pressão de trabalho. Somente depois disso o deslocamento da bomba, kW do motor, tanque, bloco de válvulas, filtragem e resfriamento têm contexto suficiente para serem selecionados.

Qual é o tamanho do motor elétrico que uma unidade de energia hidráulica precisa?

Use bar x L/min / 600 para a saída hidráulica no pior ponto de operação sustentada. Divida por uma eficiência global defensável, não optimista. O resultado ainda necessita de uma verificação elétrica para partidas a frio, método de partida, partidas por hora, tensão, frequência, temperatura ambiente e margem de sobrecarga.

Qual deve ser o tamanho de um reservatório hidráulico?

Um multiplicador pode fornecer um primeiro esboço, mas não pode terminar o tanque. Verifique a quantidade de óleo que sai e retorna à medida que os atuadores se movem, se a sucção permanece coberta, o pico de fluxo de retorno, a rejeição de calor, a liberação de ar, o espaço de expansão, a inclinação do local e se alguém pode alcançar o tanque para limpá-lo.

Um reservatório hidráulico maior é sempre melhor?

Não por padrão. O volume extra de óleo e a área de superfície podem retardar o aumento da temperatura e dar mais tempo para o ar sair. Eles também ocupam espaço, acrescentam peso e aumentam o abastecimento de óleo. Um tanque menor com separação de portas sensata e resfriamento adequado pode funcionar melhor do que um tanque grande que causa curto-circuito no óleo de retorno quente diretamente na sucção.

Como é calculado o deslocamento da bomba hidráulica?

Multiplique o deslocamento em cm3/rev pelas rpm medidas da bomba e depois divida por 1.000 para obter L/min teórico. Esse ainda não é o fluxo entregue. Aplique os dados de eficiência volumétrica da bomba selecionada na pressão, velocidade e condição de óleo esperadas.

O aumento da pressão de alívio faz com que o cilindro se mova mais rápido?

Geralmente isso apenas faz com que o sistema trabalhe mais. A velocidade do cilindro segue o fluxo útil e a área do pistão. Se a bomba estiver gasta ou o óleo estiver restrito, aumentar o alívio aumenta a carga e o calor, enquanto o tempo de curso quase não muda.

Uma unidade de energia hidráulica deve usar uma bomba de engrenagens ou uma bomba de pistão?

Uma bomba de engrenagens costuma ser a escolha direta para fluxo fixo previsível. Uma bomba de pistão variável ganha seu custo adicional quando a demanda muda o suficiente para que seu controle economize energia ou melhore o movimento. Pressão, faixa de vazão utilizável, serviço, ruído, limpeza do óleo, habilidades de controle e serviço local são mais importantes do que o rótulo “mais avançado”.

Quando uma unidade hidráulica precisa de um resfriador de óleo?

Observe a tendência da temperatura no ciclo real. Se a unidade continuar a ganhar calor após a correção do fluxo de alívio, o estrangulamento excessivo e as restrições óbvias terem sido corrigidas, calcule a carga de calor restante em relação à temperatura ambiente e à faixa de óleo permitida. Esse é o ponto em que a capacidade do refrigerador pode ser especificada honestamente.

Por que uma nova unidade hidráulica esquenta?

Comece perguntando o que mudou durante a instalação. A rotação errada e uma entrada não preparada ou restrita aparecem precocemente. O calor persistente pode vir do fluxo de alívio, de uma válvula estrangulada, de um pequeno encanamento de retorno, de configurações inadequadas da bomba variável, de um resfriador bloqueado ou simplesmente de um ciclo de produção mais longo do que aquele usado para seleção.

Por que o manômetro mostra pressão enquanto o atuador está lento?

O medidor pode estar dizendo a verdade sobre a saída da bomba e nada sobre a porta do cilindro. Coloque um segundo ponto de medição após a válvula, filtro, mangueira ou acoplador suspeito e repita o mesmo movimento carregado. Uma grande diferença localiza a perda; combinar a pressão com o movimento lento aponta a investigação de volta para o fluxo ou vazamento do atuador.

Uma unidade de energia hidráulica pode ser menor adicionando um resfriador?

Às vezes, mas não apenas pelo raciocínio térmico. Um refrigerador pode ajudar na rejeição de calor; não pode garantir cobertura de sucção, liberação de ar, acomodação do volume de óleo ou acesso para manutenção. O design compacto precisa de todas essas verificações.

Que informações devo enviar para uma cotação de unidade hidráulica personalizada?

Envie informações suficientes para reproduzir o ciclo no papel: função da máquina, dimensões do cilindro ou motor, carga, tempo de movimento, funções que se sobrepõem, pressão medida, padrão de funcionamento/repouso, alimentação elétrica, óleo, temperatura ambiente, espaço disponível, sinais de controle e o estado seguro necessário. Adicione um esquema, se existir, além de fotografias e a velha história de fracasso.

Conclusão final

O dimensionamento da unidade hidráulica deve começar com o trabalho, não com o catálogo da bomba e nem com um tamanho de tanque preferido. O fluxo vem da velocidade necessária do atuador. A pressão vem da carga e das perdas. A potência do motor vem da pressão e do fluxo juntos. As decisões sobre reservatórios e resfriadores vêm da mudança de volume, comportamento de retorno, calor, ar, contaminação e serviço.

Os cálculos são simples o suficiente para serem iniciados em uma bancada. O julgamento vem da verificação do que as equações simples deixam de fora: geometria da ligação, eficiência, funções simultâneas, partidas a frio, comportamento neutro da válvula, pressão de retorno, sinais de controle, estados de segurança e a forma como a máquina é atendida.

Para um novo ou substituição A unidade de energia hidráulica BLINCE envia o ciclo da máquina, dados do atuador, pressão medida, tempo de movimento necessário, alimentação elétrica, espaço do reservatório, tendência de temperatura do óleo, requisitos de controle e histórico de falhas. A BLINCE pode revisar a bomba, o motor, o bloco de válvulas, o tanque, a filtragem, o resfriamento, as mangueiras e os pontos de teste como uma fonte de energia antes que o layout final seja liberado para cotação.

Notas de pesquisa

• As páginas de produtos BLINCE foram usadas para confirmar as instruções de produtos da unidade de potência hidráulica personalizada disponível, bomba de engrenagem, bomba de pistão variável, resfriador, mangueira, cilindro e válvula.

• O O manual padrão da unidade de energia hidráulica da Parker foi consultado para instalação, reservatório, encanamento, limpeza de fluidos e contexto da unidade de energia fixa versus variável.

• O As ferramentas de cálculo hidráulico da Danfoss foram consultadas como referência primária para relações hidráulicas comuns envolvendo fluxo, pressão, força, torque e potência.

• Exemplos calculados são telas preliminares de engenharia. A seleção final do componente deve usar dados exatos do modelo, avaliação de risco da máquina, padrões aplicáveis ​​e revisão hidráulica e elétrica qualificada.

Tel: +86 132 4232 1601

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Isenção de responsabilidade

Este artigo é um guia geral de engenharia. A seleção final dos componentes 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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