Низькошвидкісні гідравлічні двигуни з високим крутним моментом: що виходить з ладу першим, що насправді має значення та як інженерам вибрати один

Траншейна машина зазвичай не виходить з ладу різко. Оператор спочатку помічає невелике коливання на низькій швидкості. Потім шнек зупиняється на півсекунди, коли ґрунт змінюється з пухкої глини на ущільнений гравій. Привід коліс замість плавного обертання починає повзати. Манометр все ще виглядає прийнятно.

Це пастка.

Тиск може бути присутнім, тоді як корисний крутний момент зникає. У поношеному низька швидкість гідравлічного двигуна з високим крутним моментом , відсутня енергія часто знаходиться поза двигуном. Він витікає всередину через зазори, які колись контролювалися в мікронах. Невеликий знос ротора, статора, бічної пластини, розподільного клапана або зони ущільнення вала змінює баланс тиску. Об'ємна ефективність падає. З'являється повзання на низькій швидкості. Оператор збільшує газ. Тепло піднімається. Знос прискорюється.

Але знос неминучий. Зсув допусків.

Інженерне питання полягає не в тому, чи a гідравлічний двигун може створювати крутний момент на випробувальному стенді. Більшість може. Складніше питання полягає в тому, чи зможе двигун підтримувати прийнятну об’ємну ефективність після того, як забруднення оливи, стрибки навантаження, підвищення температури та повторні реверси змінили геометрію всередині блоку.

Саме тут орбітальний гідравлічний двигун все ще займає своє місце в сільськогосподарських машинах, траншеєкопачах, підмітально-прибиральних машинах, навісних пристроях для міні-навантажувачів, інструментах для лісництва, компактних конвеєрах і малих гідравлічних двигунах, які використовуються в допоміжних приводах. Його цінність випливає з простого фізичного факту: великий робочий об’єм можна упакувати в компактний корпус, що забезпечує високий крутний момент при відносно низькій швидкості вала.

1. Як працює гідромотор в орбітальному двигуні?

Загальна відповідь надто поверхнева: 'Олива під тиском потрапляє в двигун і обертає вал'. Правильно, але недостатньо.

В орбітальному двигуні справжня робота відбувається всередині героторного або геролерного набору передач. Ротор має на один зуб менше, ніж зовнішній статор. Коли олива під тиском потрапляє в одну групу розширювальних камер, інша група камер викидає оливу назад у бак. Ротор обертається всередині статора. Карданний вал або приводна ланка перетворює цей орбітальний рух на обертання вала.

В а гідравлічний двигун роликового статора , зовнішній статор використовує ролики замість фіксованих поверхонь зубів. Це зменшує тертя ковзання в зонах контакту із зубами. Поле тиску все ще є циклічним, але контактне напруження краще керується, оскільки рухомий контакт замінює більшу частину ковзного контакту, який спостерігається в простіших конструкціях геротора.

Ця відмінність має значення під низьким навантаженням.

На високій швидкості інерція може маскувати пульсації крутного моменту. На дуже низькій швидкості це неможливо. Кожна барокамера має бути герметичною, заповненою, розрядженою та чистою. Якщо зазор наконечника ротора, торцевий зазор або синхронізація розподільника погані, двигун більше не поводиться як об’ємний пристрій. Він поводиться як контрольований витік.

Оператор відчуває це як повзання.

2. Чому внутрішній зазор визначає термін служби двигуна

Гідравлічний двигун не є герметичним металевим блоком. Це потрібно контролювати витік для змащування внутрішніх поверхонь. Нульовий зазор заклинить двигун. Надмірне очищення відходів тече і створює тепло. Правильний діапазон вузький.

Три зони зазору зазвичай визначають термін служби орбітального двигуна:

• Радіальний зазор між профілем ротора і статора

• Осьовий зазор між поверхнями зубчастого колеса та зносостійкими пластинами

• Пластина клапана або зазор розподільника, що контролює синхронізацію портів і витік між портами

Коли ці кліренси зростають, відбуваються три речі.

По-перше, барокамери не можуть утримувати перепад тиску. Потік витікає зі сторони високого тиску на сторону низького тиску. Об'ємна ефективність падає. По-друге, потік витоку генерує локальне тепло, яке знижується в'язкість . Нижча в'язкість ще більше збільшує витік. По-третє, втрати є нелінійними на низькій швидкості, оскільки існує менший доступний потік на оберт, щоб приховати витік.

Ось чому зношений двигун все ще може швидко обертатися без навантаження, але серйозно виходити з ладу під час роботи з повільним навантаженням.

Покупець, дивлячись лише на об’єм і номінальний тиск, пропускає цей механізм. Мотор 400 куб.

У Blince Hydraulic наші інженерні дискусії щодо двигунів LSHT продовжуються blince.com зазвичай починається з робочого циклу, а не коду моделі. Код моделі надійде пізніше.

3. Гідравлічна олива проти моторної оливи: чому неправильна олива вбиває точні зазори

Пошуковий термін 'гідравлічна олива проти моторної оливи' здається простим. Що стосується вибору двигуна, це зовсім не просто.

Моторна олива призначена для двигунів внутрішнього згоряння. Він повинен справлятися з сажею, розрідженням палива, побічними продуктами окислення, високими локальними температурами, вимогами до мийних засобів і граничним змащуванням у підшипниках двигуна. Гідравлічне масло виконує іншу роботу. Він повинен передавати потужність, швидко випускати повітря, протистояти піноутворенню, зберігати в’язкість при зсуві, захищати від зносу та залишатися стабільним як керуюче середовище всередині клапанів, насоси , двигуни.

Гідравлічний двигун чутливий до масляної плівки між рухомими точними поверхнями. Якщо в’язкість масла занадто низька при робочій температурі, витік зростає, і двигун втрачає об’ємну ефективність. Якщо в’язкість занадто висока під час холодного запуску, наповнення вхідного отвору стає поганим, падіння тиску збільшується, ризик кавітації зростає, і двигун може реагувати повільно.

Випуск повітря також має значення.

Спінені масляні компреси. Стиснене масло не передає тиск чисто. Під час контролю на низькій швидкості залучене повітря може відчуватися як механічний люфт. Мотор пізно заводиться, потім скаче. У шнековому або колісному приводі така затримка може стати небезпечною, оскільки навантаження не є постійним.

Належна гідравлічна олива також потребує протизносних хімікатів, які підходять для насосів, двигунів та клапани . Протизношувальні рідини на основі цинку поширені в багатьох системах, тоді як беззольні склади можуть бути обрані з екологічних причин або міркувань сумісності. Справа не в етикетці. Справа в ступені в’язкості, хімічному складі добавки, сумісності з ущільнювачами, стійкості до окислення, контролі води та чистоті.

Неправильна олива створює ідеальний ланцюг несправностей: погана міцність плівки, аерація, вища температура, прискорене зношування, збільшення внутрішнього витоку та, нарешті, низька швидкість.

4. Чистота ISO 4406: чому кілька мікрон можуть зруйнувати двигун

Тверді частинки не повинні бути великими, щоб бути руйнівними. Найбільш шкідливі частинки часто мають розмір, близький до робочого зазору. Вони потрапляють у зону контакту, покривають масляну плівку та створюють абразивний знос. Процес йде повільно. Тоді це раптово.

ISO 4406 дає інженерам метод кодування рівня забруднення гідравлічної рідини за кількістю часток. Такий код, як 18/16/13, часто використовується як практичний цільовий показник чистоти в багатьох мобільних і промислових гідравлічних системах, хоча правильний цільовий показник залежить від чутливості компонентів, рівня тиску, схеми фільтрації та робочого циклу.

Чому це важливо для орбітального двигуна?

Тому що поверхні ротора і статора не є декоративними поверхнями. Вони є ущільнювальними поверхнями. Те ж саме стосується тарілок клапанів і бічних пластин. Тверда частинка, що проходить через зону високого тиску, може подряпати поверхню ущільнення. Одна подряпина створює шлях витоку. Велика кількість подряпин знижує ефективність. Двигун все ще може пройти основний тест на обертання, але крива крутного моменту й швидкості змінилася.

Саме тут зустрічаються дизайн системи та виробнича дисципліна.

Замовник контролює зберігання масла, промивання, фільтрацію, якість сапуна, чистоту шлангів і введення в експлуатацію. Виробник контролює стабільність обробки, видалення задирок, мийку, чистоту складання, повторюваність термічної обробки та кінцеві критерії випробувань. ISO 9001 не робить гідравлічний двигун справним чарівною дією. Він забезпечує основу для контролю процесів, відстеження, записів перевірок, коригувальних дій і постійного вдосконалення. У виробництві двигунів це означає запис розміру отвору, перевірку зубчастих передач, перевірку твердості валу, контроль партії ущільнень, процедури випробування тиском і поводження з невідповідними деталями.

Для покупця двигунів ISO 9001 не слід сприймати як гасло. Це повинно викликати запитання:

• Чи вимірюється профіль ротора після термообробки?

• Чи перевіряються зносостійкі пластини на площинність і обробку поверхні?

• Чи контролюється чистота монтажу?

• Чи проводиться перевірка тиску та герметичності перед пакуванням?

• Чи може постачальник пояснити відгук про несправності та коригувальні дії?

Це нудні питання. добре. Нудні питання запобігають дорогим невдачам.

5. Екстремальний аналіз застосування

Гідравлічний двигун шнека: ударний момент - справжнє випробування

Гідравлічний двигун шнека не бачить плавного лабораторного навантаження. Грунт змінюється щосекунди. Глиняні палички. Гравійні затори. Коріння створюють періодичні перевантаження. Двигун може заглохнути, повернути назад, перезапуститися і знову заглохнути.

Ключовою вимогою є не тільки номінальний крутний момент. Це толерантність до ударного моменту.

Коли шнекове долото раптово впивається у твердий матеріал, двигун відчуває швидке підвищення тиску. Якщо запобіжний клапан працює надто повільно або встановлено занадто високо, стрибок тиску навантажує вал, шліц, набір шестерень і монтажну конструкцію. Гідравлічному двигуну з роликовим статором часто віддають перевагу перед основним героторним двигуном для суворої роботи шнека, оскільки контакт кочення може краще переносити повторні запуски під навантаженням і високу контактну напругу.

Вибір об’єму слід починати з необхідного крутного моменту шнека, стану ґрунту, діаметра долота та прийнятної швидкості. Збільшення розміру двигуна створює крутний момент, але знижує швидкість при фіксованому потоці. Занижений розмір забезпечує швидкість, але перегріває систему під час зупинки. Жодна помилка не маленька. 

Гідравлічний двигун бензопили: реакція та тепло вирішують виживання

А Гідравлічний двигун бензопили має іншу проблему. Він потребує швидкої реакції та постійної швидкості. Ріжучому ланцюгу потрібна стабільна поверхнева швидкість, а двигун має витримувати швидкі зміни навантаження, коли ланцюг входить у деревину та виходить з неї.

Тут крутний момент на низьких обертах не є єдиною метою. Потужність потоку, дренаж корпусу, навантаження на підшипник і відведення тепла стають критичними. Двигун, який добре працює на повільному конвеєрі, може бути неправильним для головки бензопили, оскільки безперервна робота на високій швидкості виробляє більше тепла та виявляє недоліки змащення.

Гідравлічний двигун ланцюгової пилки також потребує уваги до обмеження потоку витоку та зворотної лінії. Надмірний протитиск може підвищити температуру масла та збільшити напругу ущільнення валу. Якщо пилка працює на лісогосподарській машині, ризик зараження є високим, оскільки заміна шланга та технічне обслуговування в полі часто виконуються в брудному середовищі. Фільтрація не може бути запізнілою думкою.

Гідромотор 540 об/хв: чому така швидкість постійно з’являється в сільському господарстві

Фраза 'Гідравлічний двигун із частотою обертання 540 об/хв є поширеним у сільськогосподарських пошуках, оскільки 540 об/хв є звичною точкою відліку ВВП. Багато знарядь розроблено навколо такої швидкості вала. Коли інженери замінюють механічний привід ВВП на гідравлічний привід, вони часто намагаються відтворити ту саму робочу швидкість.

Але відповідність 540 об/хв – це не лише проблема швидкості. Це проблема потоку та переміщення.

Основний зв'язок:

Швидкість двигуна, об/хв = потік л/хв × 1000 ÷ робочий об’єм cc/об ÷ поправка на об’ємну ефективність.

Двигун на 100 куб. Двигун 200 куб.см/об при такому самому потоці не буде. Якщо вимоги до крутного моменту є високими, інженер може збільшити робочий об’єм, але тоді для підтримки 540 об/хв потрібна більша подача насоса. Гідравлічна потужність все ще має бути доступною:

Потужність, кВт ≈ тиск, бар × витрата, л/хв ÷ 600, до втрати ефективності.

Ось чому багато проектів переобладнання ВВП провалюються. Цільова швидкість копіюється з механічної системи, але доступний гідравлічний потік і потужність охолодження не перевіряються.

6. Прямий гідравлічний двигун втулки або гідравлічний приводний двигун з коробкою передач?

Для колісних приводів аргументи щодо вибору зазвичай починаються з упаковки. Починати слід з навантаження.

А гідравлічний двигун втулки подає крутний момент безпосередньо на колесо. Це зменшує кількість механічних компонентів і може спростити компонування машини. Звичайний гідравлічний приводний двигун у поєднанні з гідравлічним двигуном-редуктором забезпечує гнучкість передавального числа, кращий захист двигуна в деяких компонуваннях і часто більший крутний момент колеса завдяки меншому робочому об’єму двигуна.

Жодна архітектура не є автоматично кращою.

Таблиця 1: Матриця рішень архітектури колісного приводу

Розрахунок ROI має включати час простою, а не лише вартість покупки. Дешевший диск, який перегрівається або повзає на низькій швидкості, коштує дорого. Більш складна система коробки передач може бути дешевшою протягом терміну служби, якщо вона тримає двигун всередині острівця кращої ефективності.

7. Що Blince змінює для OEM та ODM моторних проектів

Blince Hydraulic виробляє гідравлічні двигуни, насоси, клапани, циліндри, блоки рульового керування, шланги, фітинги та індивідуальні гідравлічні системи. Для проектів двигунів LSHT корисна робота зазвичай відбувається до того, як буде виготовлений перший зразок.

Ми запитуємо робочий тиск, максимальний тиск, цільову швидкість, витрату насоса, ступінь в’язкості масла, робочий цикл, напрямок навантаження на вал, кут встановлення, спосіб охолодження, рівень фільтрації, тип порту, форму фланця та очікуване середовище. Причина проста: мотор не виходить з ладу один. Він виходить з ладу як частина системи.

Для програм OEM і ODM загальні модифікації включають:

• Більш товстий або довший вихідний вал для більшого радіального або торсійного навантаження

• Спеціальний шліцьовий або шпонковий вал відповідно до наявного обладнання

• Спеціальний передній фланець або інтерфейс для кріплення колеса

• Бічний порт, задній порт або спеціальна конфігурація різьби порту

• Додаткова дренажна лінія для високого протитиску або тривалого обслуговування

• Регулювання матеріалу ущільнення відповідно до температури, типу масла або впливу навколишнього середовища

• Контроль термічної обробки та обробки поверхні для довговічності набору передач

• Записи перевірки партії для критичних розмірів і тестування продуктивності

Модель каталогу – це лише відправна точка. Остаточний дизайн повинен відповідати машині.

8. Таблиця технічних характеристик для двигунів Blince LSHT і роликового статора

У наступній таблиці наведено технічні діапазони для типових сімейств орбітальних двигунів Blince LSHT і двигунів з роликовим статором. Кінцеві значення залежать від точного розміру рами, об’єму, вала, фланця, портів, комплекту підшипників і робочого циклу.

Таблиця 2: Типова матриця параметрів двигуна Blince LSHT

Ці діапазони не повинні замінювати розрахунок навантаження. Вони звужують коло пошуку.

9. Метод практичного відбору

Почніть з крутного моменту. Не переміщення.

Необхідний крутний момент залежить від навантаження, радіуса, тертя, нахилу, сили різання, опору копанню або потреби в прискоренні. Коли крутний момент відомий, оцініть перепад тиску та механічну ефективність. Потім обчисліть переміщення. Після витіснення перевірте швидкість порівняно з наявним потоком і об’ємною ефективністю. Потім перевірте тепло.

Двигун, який відповідає крутному моменту, але споживає занадто багато потоку, сповільнить будь-який інший привод. Двигун, який розвиває швидкість, але весь день працює під тиском скидання, перегріє масло. Двигун, який відповідає обом, але не має дренажної лінії в контурі з високим протитиском, може вийти з ладу на ущільненні валу.

Тому вибір повинен відбуватися в такому порядку:

1. Момент навантаження та максимальний момент удару

2. Доступний перепад тиску

3. Необхідна частота обертання валу

4. Доступний потік насоса

5. Робочий цикл і тепловий баланс

6. Радіальне та осьове навантаження на вал

7. Цільовий рівень чистоти масла відповідно до логіки ISO 4406

8. В'язкість при холодному запуску та робочій температурі

9. Вимоги до порту, фланця, вала, гальма та дренажу

10. Метод тестування після встановлення

Послідовність не елегантна. Це працює.

10.Часті запитання

1. Чому повзання на низькій швидкості з’являється навіть тоді, коли тиск у системі виглядає нормальним?

Тому що тиск сам по собі не підтверджує передачу крутного моменту. Якщо внутрішній витік через ротор, статор, пластину клапана або бічні поверхні збільшився, тиск все ще може бути виміряний на вході, тоді як ефективний тиск у камері падає під час повільного обертання. Витік стає більш помітним на низькій швидкості, оскільки двигун має менший потік на оберт для компенсації.

2. Чому кілька мікрон забруднення можуть пошкодити гідромотор?

Частинки розміром близько внутрішнього робочого зазору можуть потрапити в масляну плівку та подряпати ущільнювальні поверхні. Коли подряпина з’єднує зони високого та низького тиску, витік зростає. Пошкодження може не зупинити двигун негайно, але воно зміщує криву ефективності вниз.

3. Коли системі потрібна зовнішня дренажна лінія?

Зовнішню дренажну лінію рекомендується використовувати, коли тиск у корпусі або протитиск у зворотній лінії може перевищувати безпечний діапазон ущільнення валу, коли двигун безперервно працює з високим навантаженням, коли швидкі реверси викликають стрибки тиску або коли конструкція двигуна вимагає контрольованого усунення витоку з корпусу. Високий протитиск без дренажу є поширеною причиною поломки ущільнення.

4. Чому ущільнення валу виходить з ладу, коли протитиск перевищує приблизно 150 бар?

Більшість стандартних ущільнень валу не призначені для утримання повного тиску в системі. Якщо зворотний тиск або тиск у корпусі зростає занадто високо, кромка ущільнення перегрівається, видавлюється, скочується або виштовхується. Точний поріг відмови залежить від типу ущільнення, опори корпусу, температури, обробки валу та пульсації тиску. Правильна відповідь, як правило, не є міцнішою печаткою; краще управління тиском і дренаж.

5. Чому двигун більшого робочого об’єму працює повільніше?

При однаковій подачі насоса більший робочий об’єм означає менше обертів за хвилину. Він створює більший крутний момент за тієї самої різниці тиску, але споживає більше масла на оберт. Швидкість не може бути обговорена без потоку.

6. Навіщо двигуну гідравлічного шнека потрібна потужність ударного моменту?

Навантаження на ґрунт непостійне. Шнек може потрапити на коріння, каміння або ущільнені шари. Ці удари створюють стрибки тиску та торсійні удари. Двигун, вибраний лише за стаціонарним крутним моментом, може вийти з ладу на валу, шліці, наборі шестерень або монтажному фланці.

7. Чому двигун з роликовим статором часто є кращим для важких умов LSHT?

Конструкція роликового статора зменшує ковзний контакт на межі статора. При високому навантаженні та низькій швидкості це може зменшити тертя та знос порівняно з більш простим контактом геротора. Це не усуває чутливість до забруднення. Чисте масло все ще має значення.

8. Чи можна тимчасово використовувати моторне масло як гідравлічне?

Це може рухати машину, але це не робить її правильною. Моторне масло може мати невідповідний вихід повітря, в’язкість, хімічний склад присадок і сумісність ущільнень для гідравлічних двигунів і клапанів. Тимчасове використання може призвести до довготривалих пошкоджень, особливо в точних двигунах LSHT.

9. Чому двигун нагрівається після того, як він зношений?

Внутрішній витік перетворює гідравлічну енергію в тепло замість роботи валу. Коли двигун зношується, витік зростає. Температура масла підвищується. Нижча в'язкість знову збільшує витік. Ця петля зворотного зв’язку є причиною того, що злегка зношений двигун може швидко вийти з ладу під час безперервної роботи.

10. Як інженер повинен перевірити змінний двигун після встановлення?

Виміряйте тиск на вході та виході, перевірте дренажний потік, якщо це можливо, зафіксуйте швидкість без навантаження та під навантаженням, спостерігайте за підвищенням температури, перевірте сміття зворотного фільтра, підтвердьте напрямок обертання та порівняйте поточне споживання або навантаження двигуна з вихідними даними машини. Успішна заміна перевіряється поведінкою системи, а не лише розташуванням болтів.

тел.: +86 189 6887 7545

Електронна пошта: sales16@blince.com

сайт: https://www.blince.com/

Blince Hydraulic Team

Blince Hydraulic є професійним постачальником гідравлічних компонентів, що спеціалізується на практичних і надійних рішеннях для мобільної техніки, сільськогосподарського обладнання, будівельної техніки та промислових гідравлічних систем. Ми надаємо широкий асортимент гідравлічної продукції, в т.ч гідромотори, гідравлічні насоси, гідравлічні клапани, гідравлічні шланги та фітинги , теплообмінники, циліндри та індивідуальні рішення для гідравлічних систем.

Маючи багаторічний досвід вибору гідравлічної продукції та міжнародних поставок, Blince допомагає клієнтам вибирати відповідні компоненти на основі робочого тиску, витрати, робочого об’єму, швидкості, типу масла, місця установки та реальних умов машини. Незалежно від того, чи потрібен вам замінний гідромотор, насос для силового агрегату або повне гідравлічне рішення, наша команда допоможе вам перевірити умови роботи та порекомендує практичний варіант.

Якщо ви не впевнені, чи можна використовувати гідравлічний двигун у вашому застосуванні, або вам потрібна допомога у виборі правильного насоса чи двигуна, надішліть нам номер моделі, фотографії, гідравлічну схему, тиск, потік, швидкість і кількість. Наша команда розгляне деталі та надасть відповідне рішення та цінову пропозицію якомога швидше.

Щоб дізнатися більше, відвідайте наш веб-сайт: www.blince.com