Jaki silnik hydrauliczny wybrać do dużych obciążeń?

Jak określić wymagania momentu i mocy dla dużych obciążeń?

Najpierw policz moment i moc z obciążenia, prędkości i cyklu pracy, z zapasem na przeciążenia i straty w układzie.

Zdefiniuj obciążenie robocze oraz krótkotrwałe piki. Wyznacz moment z siły i promienia działania siły. Dla ruchu obrotowego przyda się T = F × r, gdzie T [N·m], F [N], r [m]. Moc mechaniczna P = T × ω, gdzie ω [rad/s], oraz P ≈ Δp × Q × η, gdzie Δp [Pa], Q [m³/s], η - łączna sprawność (bezjednostkowa); stosuj spójne jednostki SI. Dodaj współczynnik zapasu na rozruch, udary i spadki sprawności w temperaturze. Na końcu porównaj wymagania z możliwościami zasilania, czyli maksymalnym ciśnieniem i przepływem pompy.

Które typy silników hydraulicznych nadają się do ciężkich zadań?

W ciężkich zastosowaniach dominują silniki tłoczkowe osiowe i promieniowe oraz jednostki wolnoobrotowe o dużym momencie.

• Silniki tłoczkowe osiowe. Dobre do wysokich ciśnień i ciągłej pracy. Występują w wersji z tarczą skośną lub osią skośną. Zapewniają wysoką sprawność i kompaktowe wymiary.
• Silniki tłoczkowe promieniowe. Zapewniają bardzo duży moment przy niskich prędkościach. Dobrze znoszą udary. Często stosowane w napędach gąsienicowych i wiertnicach.
• Silniki łopatkowe. Pracują gładko i cicho. Sprawdzają się przy średnich obciążeniach i stabilnych warunkach, rzadziej w skrajnie ciężkich zadaniach.
• Silniki zębate. Proste i trwałe, ale zwykle o niższej sprawności i dopuszczalnym ciśnieniu. Lepsze jako rozwiązanie pomocnicze niż główny napęd do bardzo dużych obciążeń.

Jak wybrać konstrukcję: tłokowy, łopatkowy czy zębaty?

Dobór zależy od wymaganego momentu i prędkości, sprawności, ciśnienia, kultury pracy oraz utrzymania ruchu.

Silniki tłoczkowe to najczęstszy wybór w ciężkich aplikacjach ze względu na wysoką sprawność i dużą gęstość mocy. Wymagają one jednak dobrej filtracji i właściwego odprowadzenia przecieków z obudowy. Dostępne są wersje o stałej i zmiennej pojemności, co zwiększa ich elastyczność w różnych zastosowaniach.

Wybierając spośród innych konstrukcji, zwróć uwagę na:

• Łopatkowy. Oferuje płynny bieg i niski hałas, ale wymaga stabilnych warunków i czystego oleju. Do bardzo dużych obciążeń jest wybierany rzadziej.
• Zębaty. Jest prosty w serwisie i odporny na zanieczyszczenia, jednak jego sprawność i dopuszczalne ciśnienie są zwykle niższe, co może prowadzić do braku zapasu mocy przy skrajnych obciążeniach.

Dodatkowo uwzględnij nośność łożysk dla obciążeń promieniowych i osiowych, wymagania dotyczące drenażu obudowy, dopuszczalne ciśnienie na wlocie i wylocie, a także dostępność serwisu i części zamiennych.

Jak ocenić sprawność i odprowadzanie ciepła w układzie hydraulicznym?

Policz straty mocy i zaprojektuj chłodzenie tak, aby olej pracował w zalecanym zakresie temperatur.

Sprawność całkowita to iloczyn sprawności objętościowej i mechaniczno-hydraulicznej. Straty ciepła to różnica między mocą hydrauliczną a mocą na wale. W praktyce P_straty = Δp × Q − P_wyj. Im większe straty, tym większe wymagania chłodzenia i ryzyko przegrzewania. Oceń wymaganą wydajność chłodnicy na podstawie mocy strat i dopuszczalnego wzrostu temperatury oleju. Kontroluj temperaturę w zbiorniku i na obudowie silnika. Zadbaj o prawidłowy przepływ przez obudowę, aby odprowadzać ciepło i przecieki. W modernizacjach pomocne są zawory obejściowe i chłodnice oleju oraz czujniki temperatury z rejestracją trendów.

Jak dopasować układ smarowania i lepkość oleju do pracy?

Dobór oleju zależy od temperatury pracy i wymagań konstrukcji. Ważne są lepkość, indeks lepkości i czystość oleju.

Sprawdź zalecenia producenta silnika dotyczące zakresu lepkości roboczej i klas oleju. Dobierz klasę ISO VG do temperatury otoczenia i obciążenia. Przy szerokim zakresie temperatur rozważ olej o podwyższonym indeksie lepkości. Zapewnij właściwe odpowietrzenie i drenaż obudowy silnika z powrotem do zbiornika, z kontrolą ciśnienia na linii drenażowej. Zadbaj o filtrację na poziomie zalecanym przez producenta oraz stałą kontrolę zanieczyszczeń i wody w oleju. Jako wsparcie doboru węży, złącz i filtracji można korzystać z oferty certyfikowanego dystrybutora Parker Hannifin, którego wyroby i systemy filtracji są zgodne z normami jakości.

Jak zdiagnozować i zaplanować serwis przy długotrwałych obciążeniach?

Stosuj diagnostykę opartą na stanie, rejestruj parametry i planuj serwis według rzeczywistego zużycia.

Monitoruj ciśnienia, przepływy, temperatury, poziom hałasu, wibracje oraz natężenie przecieków z obudowy. Analizuj olej pod kątem cząstek i zawartości wody. Trendy tych danych pozwalają wykryć wczesne objawy zużycia. Testy na stanowisku badawczym pozwalają zweryfikować sprawność objętościową i mechaniczno-hydrauliczną silnika oraz pompy.

Mobilny serwis hydrauliki siłowej Hydrako wykonuje diagnostykę u klienta i na stanowisku, a następnie realizuje naprawę i testy odbiorcze. Krótkie terminy i dojazd ograniczają przestoje w zakładzie, minimalizując straty wynikające z przestojów.

Jak uwzględnić sterowanie prędkością i zabezpieczenia przeciążeniowe?

Reguluj prędkość przez przepływ lub pojemność oraz stosuj zawory ochronne i hamujące.

Sterowanie prędkością uzyskasz przez:

• Silnik o zmiennej pojemności lub pompę o zmiennej wydajności, najlepiej w układzie ze sterowaniem obciążeniowym.
• Zawory regulacji przepływu lub napęd hydrostatyczny z pętlą zamkniętą i czujnikami prędkości.
• Sterowanie rampami, aby łagodnie rozpędzać i hamować napęd.

Zabezpieczenia obejmują zawory przelewowe oraz zawory krzyżowe i hamujące, szczególnie ważne przy obciążeniach napędzanych. Istotne są również zawory antykawitacyjne i tłumiki udarów, a także bieżąca kontrola ciśnienia w obudowie silnika oraz dopuszczalnego ciśnienia na zasilaniu i powrocie.

Jak przeprowadzić kalkulację doboru silnika hydraulicznego?

Zbierz dane obciążenia i źródła zasilania, a następnie przelicz wymagane ciśnienie, przepływ i pojemność geometryczną.

• Dane wejściowe. Wymagany moment T, prędkość n, cykl pracy, warunki otoczenia. Dostępne ciśnienie Δp i przepływ Q z pompy.
• Zapas. Ustal współczynnik zapasu na rozruch, udary i degradację sprawności.
• Pojemność geometryczna. Vg = 2π × T / (Δp × η_m). Używaj spójnych jednostek SI.
• Prędkość. n = Q × η_v / Vg. Zweryfikuj dopuszczalny zakres prędkości silnika.
• Moc. P_mech = T × ω oraz porównanie z P_hyd = Δp × Q × η. Oceń straty i wymagania chłodzenia.
• Wybór typu. Na podstawie T, n, sprawności, łożyskowania i warunków pracy wybierz konstrukcję tłoczkową osiową lub promieniową, ewentualnie inną.
• Integracja. Sprawdź wymagania drenażu, filtracji, klasę czystości oleju, rodzaj uszczelnień i standard przyłączy.
• Weryfikacja. Przeprowadź testy na stanowisku lub w terenie i skoryguj nastawy zaworów oraz sterowanie.

Dobór silnika do ciężkich zadań to decyzja systemowa. Liczą się obciążenia, sprawność, chłodzenie, smarowanie i serwis. Dobrze zaprojektowany układ pracuje stabilnie, a przewidywalny serwis ogranicza przestoje. Projekt i diagnostyka zrealizowane przez praktyków, z dostępem do zweryfikowanych komponentów i mobilnym zapleczem serwisowym, ułatwiają osiągnięcie tych celów.

Skontaktuj się z Hydrako, aby dobrać silnik do dużych obciążeń, zaprojektować układ i umówić diagnostykę w terenie lub na stanowisku.