Sähköinen hydraulinen virtalähde: mitoitus, paine ja moottorin valinta

An sähköinen hydraulinen voimanlähde on minkä tahansa sähkökäyttöisen hydraulijärjestelmän sydän – se yhdistää moottorin, pumpun, säiliön ja ohjausventtiilit itsenäiseksi yksiköksi, joka muuntaa sähköenergian ohjatuksi nestetehoksi. Oikeiden määrittelyjen saaminen määrittää, toimiiko järjestelmä luotettavasti 20 000 tuntia vai epäonnistuuko se kuukausien sisällä. Tässä oppaassa käydään läpi neljä tärkeintä teknistä päätöstä: kuinka yksikkö mitoitetaan, mikä painealue on odotettavissa, mikä moottorityyppi määritellään ja kuinka vertailla hydraulisia voimayksiköitä tarkalleen sovellukseesi.

700 bar

Suurin paine suuritehoisissa teollisuuspakkauksissa

0,37-75 kW

Tyypillinen moottorin tehoalue vakioyksiköille

90 %

Nykyaikaisten muuttuvatilavuuksisten mäntäpumppujen tehokkuus

Hydraulisen tehoyksikön oikean koon mitoitus

Hydraulisen tehoyksikön mitoitus alkaa kahdella ei-neuvoteltavalla syötteellä: vaadittavalla virtausnopeudella (L/min) ja järjestelmän käyttöpaineella (bar). Kaikki muut tiedot - moottorin teho, säiliön tilavuus, pumpun iskutilavuus - johtuvat näistä kahdesta kuvasta.

Laske tarvittava virtausnopeus

Virtausnopeus (Q) on sama kuin toimilaitteen tilavuus jaettuna halutulla sykliajalla. Hydraulisylinterille, jonka halkaisija on 50 mm ja iskunpituus 300 mm, joka suorittaa yhden syklin 10 sekunnissa: Q = (pi x 0,025² x 0,3) / 10 = 0,589 l/min. Lisää aina 15–20 % sisäisten vuotojen ja järjestelmähäviöiden varalta.

Määritä järjestelmän paine

Järjestelmän paine on yhtä suuri kuin suurin kuormitusvoima jaettuna toimilaitteen tehollisella alueella. 50 kN:n voima 50 mm:n sylinteriin vaatii 25,5 MPa (255 baaria). Lisää 10–15 % painehäviöille venttiileissä, liittimissä ja letkuissa ennen kuin valitset pumpun nimellispaineen.

Laske moottorin teho

Moottorin teho (kW) = (virtaus l/min x paine bar) / 600. 10 l/min paineessa 200 bar: P = (10 x 200) / 600 = 3,33 kW. Jakamalla pumpun hyötysuhteella (yleensä 0,85–0,92) saat akselin tehontarpeen: 3,33 / 0,88 = 3,78 kW. Valitse seuraava vakiomoottorikoko tämän kuvan yläpuolelta.

Mitoita säiliö

Peruspeukalosääntö on säiliön tilavuus (litraa) = 3–5 kertaa pumpun virtausnopeus minuutissa. 10 l/min pumppu vaatii 30–50 litran säiliön riittävään lämmönhallintaan. Sovellusten, joissa käyttöjaksot ovat korkeat tai ympäristön lämpötilat ovat korkeat, tulisi kohdistaa tämän alueen yläpäähän.

Määritelmä

Sähköinen hydraulinen voimanlähde on itsenäinen nestevoimayksikkö, joka yhdistää sähkömoottorin, hydraulipumpun, nestesäiliön, paineenalennusventtiilin ja suunnansäätöventtiilit yhdeksi kokoonpanoksi – toimittaen ohjatun hydraulivirtauksen ja paineen toimilaitteille ilman ulkoisten voimansiirtokomponenttien tarvetta.

Millaisen paineen hydraulinen teholähde tuottaa

Hydrauliset voimanlähteet kattavat laajan painealueen sovellusluokista riippuen. Autonostimien ja korjaamolaitteiden kevyet yksiköt toimivat tyypillisesti 150–250 baarin paineella. Teollisuuspuristimet, rakennuslaitteet ja offshore-järjestelmät toimivat 300–700 barin paineella korkeapainemäntäpumppukokoonpanoilla.

Sovellusluokka	Tyypillinen painealue	Pumpun tyyppi	Virtausalue
Korjaamo / ajoneuvonostimet	150-250 bar	Hammaspyöräpumppu	2-15 l/min
Teollisuuden koneet	200-350 bar	Siipi tai mäntäpumppu	10-100 l/min
Raskas puristus/muovaus	300-500 bar	Aksiaalinen mäntäpumppu	20-200 l/min
Offshore-/merenalaiset työkalut	500-700 bar	Radiaalinen mäntäpumppu	5-50 l/min
Pelastus- / kannettavat työkalut	700-720 bar	Korkeapaineinen mäntäpumppu	0,5-4 l/min

Paineenalennusventtiili – tehdasasetettu järjestelmän suunnittelupaineeseen – on kriittinen turvakomponentti, joka estää ylipainevaurioita. Se ei saa olla korkeampi kuin 110 % piirin heikoimman komponentin enimmäistyöpaineesta. Varoventtiilin aliasetus hukkaa tehoa jatkuvan ohituksen kautta; sen ylisäätö aiheuttaa rakenteellisia riskejä letkuihin, liittimiin ja toimilaitteiden tiivisteisiin.

Mikä moottorityyppi sopii sähköhydrauliseen tehoyksikköön

Moottorin valinta määrää käynnistyskäyttäytymisen, käyttösuhteen, nopeudensäädön joustavuuden ja kokonaisenergiakustannukset yksikön käyttöiän aikana. Kolmea moottorityyppiä käytetään useimmissa hydraulikoneistoissa.

AC induktiomoottori

Yleisin

Kiinteä nopeus (1 450 tai 2 900 rpm 50 Hz:llä)
Kestävä, vähän huoltoa, alhaiset kustannukset
Vakio jaksoittaisille käyttösykleille
Vaatii tähtikolmio- tai pehmeäkäynnistimen yli 4 kW
IE3 tehokkuusluokan standardi EU:n markkinoilla

AC invertterikäyttöinen (VFD) moottori

Energia optimoitu

Vaihteleva nopeus kysynnän mukaan
Vähentää energiankulutusta 30–50 % vaihtelevan kuormituksen järjestelmissä
Poistaa käynnistysvirran käynnistyksen yhteydessä
Vaatii VFD-luokiteltuja moottorikäämityksiä
Paras 24/7-käyttöön tai paineen tilausjärjestelmiin

DC-moottori (harjaton tai harjaton)

Kannettava / akku

12V, 24V tai 48V DC syöttö
Käytetään mobiili-, ajoneuvo- ja akkukäyttöisissä pakkauksissa
Harjaton DC (BLDC) tarjoaa 90 % tehokkuuden
Kompakti ja kevyt kannettaviin sovelluksiin
Käyttöjaksoa rajoittaa akun kapasiteetti ja lämpöluokitus

Kuinka valita hydraulinen voimayksikkö sovellukseesi

Oikean valinta sähköinen hydraulinen voimanlähde Tietyn sovelluksen kohdalla kuusi parametria on sovitettava käyttövaatimuksiin. Yksiköt, jotka täyttävät kaikki kuusi kriteeriä, toimivat luotettavasti huoltovälinsä sisällä; Yksiköistä, joista yksi puuttuu, tulee koko hydraulipiirin heikoin kohta.

Virtausnopeus

Sovita pumpun teho toimilaitteen nopeusvaatimuksiin. Ylimääräinen virtaus hukkaa energiaa varoventtiilin läpi; riittämätön virtaus pidentää jaksoaikoja ja vähentää tuottavuutta.

Paineluokitus

Valitse yksikkö, jonka nimellisarvo on vähintään 15 % lasketun järjestelmäpaineen yläpuolella. Älä koskaan käytä pakkausta jatkuvasti sen suurimmalla nimellispaineella – suunnittele järjestelmä siten, että normaali käyttöpaine on 80–85 % pumpun nimellispaineesta.

Käyttömäärä

Jaksottainen käyttö (S2 tai S3 IEC 60034:n mukaan) sopii puristimille ja toimilaitteille, jotka kuormittavat ja purkavat. Jatkuvaa käyttöä (S1) vaaditaan kuljettimille, puristimille ja järjestelmille, joissa pumppu käy ilman lepoaikaa.

Nesteen yhteensopivuus

Vakioyksiköissä käytetään ISO VG 46 -mineraaliöljyä. Elintarvikelaatuiset, tulenkestävät (HFA, HFB, HFC, HFD) tai biohajoavat nestesovellukset edellyttävät yhteensopivia tiivisteitä, pinnoitteita ja pumppumateriaaleja, jotka on määritelty tilaushetkellä.

Asennuskokoonpano

Vaakasuuntaiset säiliöyksiköt sopivat kiinteisiin asennuksiin, joissa on runsaasti lattiatilaa. Pystysuorat säiliöyksiköt säästävät jalanjälkeä. L-kannattimeen ja alalevyyn asennettuja kompakteja pakkauksia käytetään koneintegroiduissa ja mobiilisovelluksissa, joissa kokonaiskirjekuori on kriittinen.

Ohjausventtiilien integrointi

Selvitä, tarvitaanko tehoyksikön tasolla solenoidiohjattuja suuntasäätöventtiilejä, käsivipuja tai suhteellisia venttiilejä. Esiintegroidut venttiilisarjat vähentävät putkiston monimutkaisuutta ja kontaminaatioriskiä verrattuna erillisiin komponenttikokoonpanoihin.