Hidrolik arka güç ünitesi
Cat:DC serisi hidrolik güç ünitesi
Bu hidrolik güç ünitesi, hidrolik kuyruk plakası için özel olarak tasarlanmıştır. Araç kuyruk plakası hidrolik güç ünitesi, kapalı kasa kamyonun ku...
See Detailsbir hidrolik güç ünitesi (HPU) Bir rezervuardan sıvı çeken ve onu basınçlandıran bir hidrolik pompayı tahrik etmek için bir elektrik motoru veya içten yanmalı motor kullanılarak çalışır. Bu basınçlı sıvı daha sonra kontrol valfleri aracılığıyla sıvı enerjisini mekanik kuvvete veya harekete dönüştüren aktüatörlere (silindirler veya hidrolik motorlar) yönlendirilir. Sıvı işini tamamladıktan sonra rezervuara geri döner, burada filtrelenir ve döngü tekrarlanmadan önce soğutulur.
Bu kapalı döngü süreci, kompakt bir ünitenin muazzam bir kuvvet üretmesine olanak tanır. Çalışan standart bir endüstriyel HPU 3.000 PSI (207 bar) Nispeten küçük bir silindir aracılığıyla onbinlerce poundluk itme veya çekme kuvveti iletebilir; bu nedenle hidrolik sistemler ağır ekipmanlarda, imalat preslerinde, havacılık yer desteğinde ve denizcilik uygulamalarında baskın tercih olmaya devam etmektedir.
Bir hidrolik güç ünitesinin nasıl çalıştığını anlamak, her bir ana bileşenin ne yaptığını bilmekle başlar. 1 galonluk tezgah üstü üniteden 500 galonluk endüstriyel güç ünitesine kadar her HPU aynı temel yapı taşlarını içerir.
Rezervuar hidrolik sıvı kaynağını depolar. Bu sadece pasif bir kap değildir. İyi tasarlanmış bir rezervuar, sürüklenen havanın geri dönen sıvıdan kaçmasına izin verir, ısı dağıtımı için yeterli yüzey alanı sağlar ve dönüş hattını pompa emme girişinden ayırmak için dahili saptırma plakaları kullanır. Bu ayırma, sıcak, havalandırılmış geri dönüş sıvısının hemen pompaya yeniden girmesini önler. Tank boyutlandırma kuralları, sıvı hacminin şuna eşit olmasını önerir: pompanın dakika başına akış hızının üç ila beş katı ancak yüksek görev döngüsüne sahip sistemler genellikle daha fazlasını gerektirir.
Ana taşıyıcı, pompayı çalıştıran mekanik enerjiyi sağlar. Endüstriyel ve sabit uygulamalarda, üç fazlı AC elektrik motoru standarttır ve genellikle küçük atölye presleri için 1 HP'den büyük hidrolik pres hatları veya enjeksiyon kalıplama makineleri için 200 HP'nin üzerine kadar değişir. Mobil ekipman (ekskavatörler, mini yükleyiciler, vinçler) ana taşıyıcı olarak aracın dizel motorunu kullanır ve onu hidrolik pompaya bağlayan bir PTO (PTO) bulunur.
Pompa, hidrolik güç ünitesinin kalbidir. Baskı yaratmaz, akış yaratır. Basınç yalnızca akış dirençle (bir yük) karşılaştığında gelişir. Üç pompa tipi hakimdir:
Kontrol valfleri sıvının nereye gideceğini, ne kadar hızlı hareket edeceğini ve ne kadar basınca izin verileceğini yönetir. Üç ana kategori şunlardır:
birctuators are the output devices that convert hydraulic fluid power back into mechanical work. Hidrolik silindirler Bir çubuğu uzatarak veya geri çekerek doğrusal kuvvet ve hareket üretirler. Hidrolik motorlar dönme hareketi ve tork üretir. Seçim tamamen uygulamanın ne tür bir hareket gerektirdiğine bağlıdır.
Kirlenme, hidrolik bileşen arızasının bir numaralı nedenidir; endüstri araştırmaları sürekli olarak Hidrolik arızaların %70-80'i sıvı kirliliğine. Filtreler emme (pompayı korumak için), basınç (aşağı akış bileşenlerini korumak için) ve geri dönüş (su haznesine yeniden girmeden önce sıvıyı temizlemek için) konumlandırılmıştır. Filtre derecelendirmeleri mikron cinsinden ifade edilir; çoğu sistem ISO 4406 Sınıf 16/14/11 veya daha iyi bir temizlik seviyesini hedefler.
Hidrolik sistemler kabaca ısı üretir Giriş gücünün %25–30'u standart bir sistemde genellikle ısı olarak kaybolur. 82°C'nin (180°F) üzerinde çalışan sıvı hızla bozunarak contanın aşınmasını ve oksidasyonunu hızlandırır. Hava üflemeli soğutucular veya su soğutmalı ısı eşanjörleri, sıvı sıcaklığını genellikle önerilen çalışma aralığında tutar. 100°F ila 140°F (38°C ila 60°C) .
Çalışma döngüsünün parçalara ayrılması, bir hidrolik güç ünitesinin baştan sona tam olarak nasıl çalıştığını netleştirir:
Tüm hidrolik güç üniteleri dahili olarak aynı şekilde çalışmaz. Tasarım seçimleri performansı, verimliliği ve uygulama uygunluğunu önemli ölçüde etkiler.
| HPU Tipi | Pompa Tipi | Tipik Basınç Aralığı | En İyi Uygulama | Verimlilik |
|---|---|---|---|---|
| Sabit deplasman, sabit hız | Dişli pompa | 3.000 PSI'ya kadar | Tomruk ayırıcılar, damperli römorklar, basit asansörler | Düşük (sabit bypass kayıpları) |
| Sabit deplasman, sabit hız | Kanatlı pompa | 2.500 PSI'ya kadar | Takım tezgahları, düşük gürültülü ortamlar | Orta |
| Değişken deplasman | birxial piston pump | 6.000 PSI'ya kadar | Presler, enjeksiyon kalıplama, havacılık | Yüksek (çıktı talebi karşılıyor) |
| Değişken hızlı sürücü (VSD) HPU | Sabit deplasmanlı piston veya dişli | 5.000 PSI'ya kadar | Enerjiye duyarlı endüstriyel uygulamalar | Çok yüksek (motor hızı talebe göre değişir) |
| birir-driven HPU | birir-hydraulic intensifier | 10.000 PSI'ya kadar | Taşınabilir sıkma, uçak bakımı | Düşük akış, çok yüksek basınç |
Değişken deplasmanlı bir HPU'da pompa, çıkış akışını sistem talebini karşılayacak şekilde otomatik olarak ayarlar. Bir aktüatör konumu tuttuğunda ve herhangi bir harekete ihtiyaç duyulmadığında, pompa stoku boşaltır ve yalnızca basıncı korumaya yetecek kadar akışı sağlar. Bu, tahliye vanası üzerinden aşırı akışı sürekli olarak atlayan sabit deplasmanlı sistemlere kıyasla ısı üretimini ve enerji tüketimini önemli ölçüde azaltır. İyi uygulanmış değişken yer değiştirme sistemleri, enerji tüketimini şu şekilde azaltabilir: %30–50 karşılaştırılabilir sabit deplasmanlı tasarımlarla karşılaştırıldığında.
VSD hidrolik güç ünitesi, pompa hacmini değiştirmek yerine motor hızını değişken frekanslı bir sürücü (VFD) aracılığıyla değiştirir. Talep düştüğünde pompa akışı bypass etmek yerine motor yavaşlar. Bu sistemler modern endüstriyel tesislerde giderek daha popüler hale geliyor çünkü hem enerji maliyetlerini hem de gürültü seviyelerini azaltıyorlar; VSD destekli bir HPU boştayken çalışabilir. 65 dB(A)'nın altında Tam hızda geleneksel bir ünite için 75-80 dB(A) ile karşılaştırıldığında.
Hidrolik sıvı, basıncı iletmekten çok daha fazlasını yapar. Her dahili pompayı ve motor bileşenini yağlar, ısıyı sürtünme noktalarından uzaklaştırır, korozyonu önler ve hareketli parçalar arasındaki boşlukları kapatır. Doğru sıvının seçilmesi ve bakımının yapılması, doğru pompanın seçilmesi kadar önemlidir.
Viskozite, bir hidrolik sistemdeki en önemli akışkan özelliğidir. ISOVG46 madeni yağ, normal sıcaklıktaki ortamlarda çalışan endüstriyel HPU'lar için en yaygın seçimdir. Çok düşük viskozite, pompanın dahili sızıntısının artmasına ve aşınmanın hızlanmasına neden olur. Çok yüksek viskozite direnci artırır, daha fazla ısı üretir ve soğuk çalıştırmada pompanın aç kalmasına neden olabilir. Çoğu sistem bir viskozite aralığı belirtir Çalışma sıcaklığında 25–54 cSt .
Hidrolik güç ünitelerinin bu kadar çok endüstride kullanılmasının nedeni tek bir temel avantaja dayanmaktadır: başka hiçbir teknoloji aynı maliyette karşılaştırılabilir kuvvet yoğunluğu sağlayamaz . 10 HP'lik bir hidrolik güç ünitesi, mütevazı bir silindir aracılığıyla 50.000 lbf'nin üzerinde kuvvet üretebilir. Eşdeğer kuvvet kapasitesine sahip bir elektrikli lineer aktüatör birkaç kat daha pahalıya mal olacak ve çok daha fazla yer kaplayacaktır.
Hidrolik pres makineleri metal damgalama, dövme ve şekillendirmenin omurgasıdır. 500 tonluk bir hidrolik pres, çelik bileşenleri oluşturmak için gereken tonajı geliştirmek üzere 3.000-5.000 PSI'da akış sağlayan bir HPU kullanıyor. Enjeksiyon kalıplama makineleri, sıkma kuvvetini oluşturmak için HPU'ları kullanır - genellikle 100 ila 6.000 ton — plastik enjeksiyon sırasında kalıp yarımlarını bir arada tutan.
Her ekskavatör, buldozer ve vinç hidrolik güce dayanır. Orta boy bir ekskavatör (20 tonluk sınıf) genellikle bir HPU taşır. Dakikada 50-80 galon Bom, arm, kepçe ve salınım fonksiyonlarına aynı anda güç sağlamak için 5.000 PSI'da. Bir HPU'nun kompakt paketi, tüm bu gücün makinenin döner çerçevesi içinde paketlenmesine olanak tanır.
Ticari uçaklar, uçuş kontrol yüzeylerini, iniş takımlarını ve itme ters çeviricilerini çalıştırmak için genellikle hidrolik güç üniteleri olarak adlandırılan yerleşik hidrolik güç ünitelerini kullanır. Bir Boeing 737'nin hidrolik sistemi şu hızda çalışır: 3.000 PSI ve iki bağımsız motorla çalıştırılan pompa sisteminin yanı sıra elektrikli yedek pompalar kullanır. Askeri araçlar taret döndürme, süspansiyon seviyelendirme ve silah sistemi konumlandırma için HPU'ları kullanır.
Gemi dümen sistemleri (hidrolik şahmerdan tipi dümen dişlileri), güverte vinçleri, demir ırgatları ve açık denizde patlama önleyici (BOP) sistemlerin tümü özel HPU'lar kullanır. Denizaltı BOP kontrol sistemleri, çalışabilen HPU'ları kullanır. 5.000 PSI Ana güç kaynağı arızalansa bile acil kapatma özelliğini sağlayan akümülatör bankaları ile.
Yükleme rampaları, makaslı kaldırıcılar, araç kaldıraçları ve çöp kamyonu kompaktörlerinin tümü küçük ve orta boy HPU'lar kullanır. 10.000 lbs için derecelendirilmiş iki direkli bir otomotiv asansörü tipik olarak bir 2 HP, 2 galonluk HPU 2.500-3.000 PSI'da çalışıyor - uygun silindir boyutu uygulandığında mütevazı bir ünitenin büyük yükleri nasıl kaldırabileceğini gösteriyor.
bir practical grasp of the underlying physics helps operators and engineers size systems correctly and diagnose problems effectively.
Pascal Yasası Temel prensip şudur: Kapalı bir akışkana uygulanan basınç, akışkan boyunca her yöne eşit olarak iletilir. Küçük bir pompanın büyük çaplı bir silindir boyunca muazzam bir kuvvet üretmesine olanak tanıyan şey budur; pompa çıkışında ve silindir piston yüzeyinde basınç aynıdır, ancak kuvvet daha büyük alanla çarpılır.
Bir hidrolik güç ünitesinin nasıl çalıştığını belirleyen temel hidrolik formüller:
İyi tasarlanmış bir HPU bile zamanla sorunlar geliştirecektir. Semptomları ve temel nedenleri bilmek tanıyı hızlandırır ve arıza süresini azaltır.
Sıvı sıcaklığının aşılması 180°F (82°C) En yaygın operasyonel sorundur. Bunun nedenleri arasında soğutucunun küçük boyutu, tıkalı soğutucu kanatçıkları, aşınmış bileşenler arasında aşırı iç sızıntı (basınç enerjisini ısıya dönüştürür) veya sürekli çalışma için çok yükseğe ayarlanmış bir tahliye vanası yer alır. Önerilen sıcaklık aralığının üzerindeki her 18°F (10°C) artış, sıvı oksidasyonu ve contanın bozulması oranını kabaca iki katına çıkarır.
Yavaş silindir uzaması ve normal sistem basıncı birleştiğinde genellikle bir akış sorununa işaret eder; aşınmış pompa, tıkanmış emme süzgeci veya kısmen kapalı emme kapatma valfi. Normal akıştaki zayıf kuvvet, basıncın yetersiz olduğunu gösterir; tahliye valfi ayarını kontrol edin ve dahili silindir bypass'ına (aşınmış piston contaları) bakın. Teslimatı yapan bir pompa nominal akışının %85'inden azı çalışma basıncında genellikle değiştirme veya yeniden inşa etme zamanı gelir.
Pompanın yeterli sıvı beslemesini alamadığı kavitasyon, belirgin bir çığlık veya sürtünme sesi üretir. Hızlı pompa hasarına neden olur. Bunun nedenleri arasında tıkanmış bir emme filtresi, koşullar için çok yüksek sıvı viskozitesi (özellikle soğuk çalıştırmada) veya çok küçük veya çok uzun bir emme hattı yer alır. Emme tarafındaki gevşek bağlantılardan giren havanın neden olduğu havalandırma, farklı bir ses (daha çok sızlanma veya takırtı) üretir ve süngerimsi aktüatör davranışına neden olur.
Hidrolik sıvı sızıntıları hem bakım sorunu hem de güvenlik tehlikesi oluşturur. Isıya ve kirlenmiş sıvıya maruz kaldığında contalar sertleşir ve çatlar. Hortumdaki iğne deliği sızıntısından cilde enjekte edilen yüksek basınçlı hidrolik sıvı, tıbbi acil durum — İlk yara küçük görünse bile ciddi doku tahribatına neden olabilir. Düzenli hortum muayenesi ve planlı bir şekilde değiştirilmesi (genelde görünümüne bakılmaksızın her 4-6 yılda bir) sorumlu bakım programlarında standart uygulamadır.
Sistem basınç ayarına ulaşamazsa tahliye vanası açık kalmış, yanlış ayarlanmış veya aşınmış olabilir. Aşırı bypassa neden olan dahili pompa aşınması diğer bir sık görülen nedendir. Önce tahliye vanasını sistematik olarak kontrol edin; izole edin ve doğrudan pompa çıkış basıncını test edin. İyi bir pompa, tahliye vanası açılmadan önce yapılan ölü nokta testinde sistem nominal basıncının %110-120'sine kolaylıkla ulaşmalıdır.
bir properly maintained hydraulic power unit can deliver 20.000 saat hizmet ömrü rezervuar, vanalar ve ana yapısal bileşenler için. Bakımı iyi yapılmış sıvıya sahip temiz sistemlerdeki pompalar rutin olarak 10.000-15.000 saate ulaşır. İhmal edilen sistemler 2000 saat içinde felaketle sonuçlanabilir.
Doğru HPU boyutlandırması, birbirine bağlı dört parametre üzerinde çalışmayı gerektirir: gerekli kuvvet, gerekli hız, görev döngüsü ve çalışma basıncı. Bunlardan herhangi birinin atlanması, ya performans hedeflerini karşılayamayan küçük boyutlu bir üniteye ya da sermaye ve enerjiyi israf eden büyük boyutlu bir üniteye yol açar.
Aktüatörün taşıması gereken maksimum yükle başlayın. Sürtünme ve karşı basınç kayıpları için %25 ekleyin. Bir çalışma basıncı seçin (genel endüstriyel işler için genellikle 1.500–3.000 PSI) ve gerekli silindir çapını hesaplayın: birrea = Force ÷ Pressure . Daha yüksek çalışma basıncı, daha küçük silindirlere ve daha hafif yapılara izin verir, ancak daha iyi sızdırmazlık ve daha sıkı filtreleme gerektirir.
Gerekli akış (GPM) = Silindir alanı (inç²) × Gerekli hız (inç/dak) ÷ 231. Silindirin 3 inçlik bir delik (alan = 7,07 inç²) ile 4 saniyede (180 inç/dak) 12 inç uzaması gerekiyorsa, gereken akış yaklaşık olarak 5,5 GPM . Valf kayıpları ve iç sızıntı için %10-15 ekleyin.
HP = (PSI × GPM) ÷ (1.714 × genel verimlilik). 2.500 PSI, 5,5 GPM ve %85 verimlilikteki bir sistem için gerekli motor HP'si yaklaşık olarak 9,4 beygir . Bir sonraki standart motor gövdesi boyutuna yuvarlayın (bu durumda 10 HP'lik bir motor).
bir machine running continuously at full load needs a larger reservoir and more cooling capacity than one cycling 20% of the time with long idle periods. For continuous duty, size the reservoir at pompanın dakika başına akışının beş katı ve giriş gücünün en az %25'ini ısı olarak reddedecek şekilde derecelendirilmiş aktif bir soğutucu içerir.