Sprievodca pohonnou jednotkou naftového motora: Špecifikácie, integrácia hydrauliky a tipy na nákup

Výber pohonnej jednotky naftového motora pre hydraulický systém nie je len možnosťou medzi značkami; ide o rozhodnutie na úrovni systému o tom, aký výkon motora potrebujete, ako sa zdvihový objem čerpadla zhoduje s otáčkami motora a ako riadite hluk a súlad výfukových plynov. Pre výrobcov zariadení, ktorí pracujú na mobilných strojoch alebo zariadeniach na vzdialených pracoviskách, zostáva balík poháňaný naftou najspoľahlivejším spôsobom výroby hydraulického tlaku bez spoliehania sa na elektrinu zo siete. Najpraktickejším prístupom je najprv definovať požiadavky na hydraulický prietok a tlak, potom spätne vypočítať veľkosť motora a nakoniec vybrať dizajn pohonnej jednotky, ktorý podporuje obmedzenia inštalácie. Ak hodnotíte súpravu s naftovým pohonom pre hydraulickú aplikáciu, inteligentné rozhodnutie je zabezpečiť, aby sa výkon motora nestal dodatočným nápadom, ale namiesto toho zodpovedal požiadavkám hydraulického okruhu z úplne prvého listu špecifikácií.

Čo presne je pohonná jednotka dieselového motora?

Pohonná jednotka naftového motora, niekedy nazývaná aj naftový hydraulický agregát, integruje naftový motor s hydraulickým čerpadlom, spojkou, palivovou nádržou, chladiacim chladičom a riadiacim systémom do jednej lyžiny alebo rámu. Motor dodáva mechanickú silu cez zotrvačník a spojku do čerpadla, ktoré premieňa túto rotačnú energiu na hydraulický prietok a tlak. Hlavným rozdielom od štandardnej hydraulickej pohonnej jednotky je hlavný ťah: namiesto elektromotora jednotka používa spaľovací motor, ktorý môže fungovať úplne nezávisle od elektrickej siete.

Tieto jednotky sú bežné v zariadeniach, ako sú rýpadlá, sklápače, mobilné zdvíhacie plošiny a núdzové hydraulické systémy. Typická zostava pozostáva z nasledujúcich komponentov:

• Dieselový motor : primárny zdroj energie, zvyčajne jednovalcový alebo viacvalcový preplňovaný diesel.
• Hydraulické čerpadlo : ozubené, lopatkové alebo piestové čerpadlo, ktoré premieňa krútiaci moment motora na hydraulický tlak.
• Spojka : pružná alebo tuhá spojka, ktorá prenáša výkon z motora na čerpadlo.
• Nádrž na hydraulický olej : nádrž s odvzdušňovačom, hladinomer a spätný filter.
• Chladiaci radiátor : udržiava chladiacu kvapalinu motora a hydraulický olej na bezpečnej teplote.
• Riadiaci rozdeľovač : ventilový blok, ktorý nasmeruje prietok na správny pohon.

Na rozdiel od elektromotora, ktorý má pevnú charakteristiku otáčok a krútiaceho momentu, vznetový motor dodáva výkon v užšom pásme otáčok. Tento rozdiel formuje všetko od výberu čerpadla až po dizajn hydraulického systému.

Ako pohonné jednotky dieselových motorov poháňajú hydraulické systémy

Výkon dieselového hydraulického agregátu je definovaný interakciou medzi otáčkami motora a zdvihovým objemom čerpadla. Hydraulický prietok sa vypočíta podľa vzorca Q = Vp x n/1000 , kde Vp je zdvihový objem čerpadla v kubických centimetroch na otáčku a n sú otáčky motora v otáčkach za minútu. Napríklad, ak motor beží pri 1800 otáčkach za minútu a čerpadlo má zdvihový objem 60 cm3/ot, teoretický prietok je 108 l/min. Reálny výkon bude o niečo nižší v dôsledku objemovej účinnosti, zvyčajne 90 – 95 % pre zubové čerpadlo a 93 – 98 % pre piestové čerpadlo.

Na určenie požadovaného výkonu motora použite vzorec P = p × Q / (600 × η) , kde p je tlak v baroch, Q je prietok v L/min a η je kombinovaná účinnosť. Pri 200 baroch a 100 l/min s kombinovanou účinnosťou 0,85 je požadovaný výkon motora asi 39 kW, čo znamená, že by ste si mali zvoliť naftový motor s výkonom aspoň 40 kW. Rovnaký princíp platí aj pri zmenšení: malý zdvihák zadnej časti vyžadujúci 60 barov pri 30 l/min potrebuje len asi 3,5 kW, takže kompaktný 10–15 kW motor poskytuje dostatočnú rezervu.

Vzťah medzi hydraulickým okruhom a motorom je podrobne vysvetlený v našom článku o princíp činnosti hydraulických systémov . Pochopenie tohto prepojenia vám pomôže vyhnúť sa bežnej chybe nákupu výkonného motora, ktorý poskytuje väčší prietok, než dokáže čerpadlo prijať, alebo čerpadla, ktoré hydraulicky zastaví motor pri veľkom zaťažení.

Jedným kritickým aspektom, ktorý si treba zapamätať, je rezerva krútiaceho momentu motora. Pri maximálnom tlaku v systéme musí byť dieselový motor stále schopný dosiahnuť svoje menovité otáčky. Ak motor pri zaťažení klesne pod približne 1200 ot./min., bude produkovať menší výkon a poklesne prietok hydrauliky, čo spôsobí predĺženie doby cyklu. Preto dobre navrhnutá pohonná jednotka poháňaná naftovým motorom vždy obsahuje menič krútiaceho momentu alebo príslušnú prevodovú redukciu, najmä pre vysokoobjemové piestové čerpadlá.

Kľúčové špecifikácie a výberové kritériá

Pred zadaním objednávky skontrolujte nasledujúce parametre. Týchto osem hodnôt definuje, či bude jednotka fungovať podľa očakávania vo vašom konkrétnom stroji.

Výkon motora je prvým rozhodovacím bodom. Ak potrebujete iba malý hydraulický valec na ovládanie zadných výklopných dverí alebo malej zdvíhacej plošiny, postačuje dieselový motor s výkonom 15–20 kW. Pre multifunkčné stroje s viacerými súčasne pracujúcimi pohonmi by ste mali počítať s výkonom 50–100 kW alebo viac.

Objem hydraulického čerpadla by sa mal zvoliť tak, aby zodpovedal použiteľnému rozsahu otáčok motora. Príliš veľké čerpadlo zastaví motor alebo vytvorí kavitáciu; čerpadlo, ktoré je príliš malé, nevytvára dostatočný čas cyklu. Tlak v systéme je určený maximálnym zaťažením, ktoré musia valce prekonať. Ak váš stroj pracuje pri tlakoch nad 250 barov, piestové čerpadlá sú zvyčajne lepšou voľbou ako zubové čerpadlá, pretože piestové čerpadlá dokážu zvládnuť vyššie tlaky a poskytujú lepšiu účinnosť.

Kapacita nádrže ovplyvňuje odvod tepla. Dobrým orientačným pravidlom je zvoliť objem nádrže rovnajúci sa 1-2 násobku prietoku čerpadla za minútu. Pre čerpadlo s výkonom 80 l/min je typická nádrž s objemom 100 – 160 l. Hluk je hlavným problémom hydraulických jednotiek poháňaných dieselovým motorom, ktoré pracujú v blízkosti chodcov alebo v mestskom prostredí. Štandardná dieselová pohonná jednotka bez zvukotesného krytu môže produkovať 90–100 dB(A) na jeden meter. Ak potrebujete tichšiu prevádzku, zvážte nízkohlučný kryt alebo dizajn pohonnej jednotky ponorenej do oleja, ktorý znižuje hluk hydraulického čerpadla. Pre usmernenie pri výbere správnej elektrickej alebo dieselovej hydraulickej jednotky pre vašu aplikáciu, naše Sprievodca výberom jednosmernej hydraulickej jednotky pokrýva doplnkový rozhodovací proces pre systémy poháňané batériou a motorom.

Bežné aplikácie pre dieselové pohonné jednotky

Pohonné jednotky dieselových motorov a ich hydraulické náprotivky slúžia v mnohých oblastiach, kde je nevyhnutná nezávislosť od elektrickej siete alebo kde sa samotné zariadenie presúva z miesta na miesto. Nasledujúci zoznam obsahuje najtypickejšie inštalácie:

• Mobilné zdvíhacie zariadenia, ako sú nožnicové zdvíhacie plošiny a zdvíhacie plošiny
• Samonakladacie sklápače a sklápače
• Hydraulické zadné čela pre dodávky
• Zariadenia na údržbu ciest, ako sú stroje na značenie čiar
• Núdzové záložné hydraulické systémy na hasenie požiaru alebo záchranu
• Poľnohospodárske stroje, ako sú prívesy na obilie a balíkovacie vozy

Jednočinná hydraulická hnacia jednotka pre sklápače Táto kompaktná jednotka kombinuje zubové čerpadlo, jednosmerný motor a ventilový blok pre spoľahlivé zdvíhanie. Ponúka voliteľné riadenie prietoku a materiály nádrže, aby vyhovovali rôznym aplikáciám prívesov. Zobraziť produkt →

Pre každú aplikáciu musí byť hydraulická pohonná jednotka dimenzovaná tak, aby fungovala v rámci pracovného cyklu motora. Keď vyklápací príves beží svoj hydraulický valec, požiadavka na čerpadlo je prerušovaná a zvyčajne môže zdieľať motor s pohonom vozidla. Na rozdiel od toho môže mobilná zdvíhacia plošina bežať nepretržite po dlhú dobu, takže hromadenie tepla a spaľovanie paliva sa stáva dôležitejším. Preto ten istý dieselový motor, ktorý poháňa pohon podvozku, môže obsluhovať aj hydraulické čerpadlo cez vývodový hriadeľ alebo samostatný hydraulický agregát.

Hydraulická hnacia jednotka motora s permanentným magnetom pre mobilné výťahy Táto jednotka, navrhnutá pre prenosné zdvíhacie stoly, je vybavená vysokotlakovým zubovým čerpadlom a tlakovo kompenzovaným škrtiacim ventilom pre hladký a kontrolovaný zostup. Dostupné vo viacerých veľkostiach motorov a napätí. Zobraziť produkt →

Pre zariadenia, ktoré musia zostať tiché, ako sú hydraulické nákladné výťahy alebo systémy parkovacích garáží, sa uprednostňuje konštrukcia ponorená do oleja pred dieselovou pohonnou jednotkou s otvoreným rámom. Olejový kúpeľ pohlcuje vlnenie čerpadla a znižuje vibrácie a v kombinácii s uzavretým krytom možno celkový hluk udržať pod 70 dB(A) na jeden meter, čo je vhodné pre obytné alebo komerčné prostredie.

Úvahy o nákladoch a údržbe

Náklady na pohonnú jednotku dieselového motora spadajú do troch segmentov: kapitálové náklady, náklady na palivo a olej a náklady na údržbu. Malý 20 kW dieselový hydraulický agregát môže stáť približne 5 000 – 10 000 USD, zatiaľ čo vysokovýkonný 100 kW balík s odhlučnením môže dosiahnuť 50 000 USD alebo viac.

Úspora paliva závisí od faktora zaťaženia. Vznetový motor má pri plnom zaťažení špecifickú spotrebu paliva asi 200–240 g/kWh. Ak váš agregát beží pri priemernom zaťažení 40 kW 8 hodín, spotrebujete denne približne 64–77 litrov nafty. Pri typickej cene paliva 1,1 – 1,3 USD za liter klesnú denné náklady na palivo medzi 70 USD a 100 USD. Hydraulický olej predstavuje dodatočné prevádzkové náklady, ktoré sa často prehliadajú. Hydraulická pohonná jednotka s objemom 100 l bude potrebovať pravidelnú výmenu oleja približne každých 2 000 – 4 000 hodín v závislosti od znečistenia a prevádzky.

Intervaly údržby dieselového motora sú zvyčajne 250 – 500 hodín pri výmene oleja a filtrov, 1 000 – 2 000 hodín pri palivových filtroch a 10 000 – 20 000 hodín pri veľkých generálnych opravách. Samotný hydraulický systém vyžaduje čistotu. Zablokovaný filter spätného vedenia je jedným z najčastejších poruchových režimov po poruche hydraulického čerpadla. Udržiavanie čistého vzduchového filtra na nádrži je jednoduchý, ale veľmi účinný krok údržby.

Pre prevádzky, kde je rozhodujúcim faktorom hluk alebo spotreba energie, môže energeticky úsporná hydraulická hnacia jednotka s čerpadlom s premenlivými otáčkami alebo reguláciou podľa zaťaženia znížiť spotrebu paliva o 20 – 30 % v porovnaní so systémom čerpadla s pevným objemom. Toto je obzvlášť dôležité pre aplikácie, ktoré bežia dlhé hodiny bez možnosti vypnúť motor.

Diesel vs. elektrická sila: kde víťazí každý pohon

Voľba medzi dieselovým a plne elektrickým systémom často závisí od toho, či je váš stroj stacionárny alebo mobilný. Nasledujúce porovnanie sumarizuje hlavné kompromisy.

Ak váš stroj cestuje medzi jednotlivými pracoviskami a nemôže byť závislý od pripojenia k rozvodnej sieti, dieselový variant je často jedinou praktickou voľbou. Ak je zariadenie umiestnené v továrenskej hale alebo sklade, elektromotor alebo tichý olejový hydraulický agregát ponúka nižšiu hlučnosť a nulové výfukové plyny. Pre zmiešané prostredie niektorí výrobcovia zariadení kombinujú naftový motor s elektromotorom na poháňanie čerpadla, čím poskytujú to najlepšie z oboch svetov: nezávislosť na palive na cestovanie a čistú prevádzku v meste pri nakladaní v interiéri.

Integračné tipy pre dieselové motory a hydraulické pohonné jednotky

Integrácia dieselového motora s hydraulickou pohonnou jednotkou je technická úloha, ktorá si vyžaduje pozornosť na niekoľko detailov. Najčastejšími chybami je hrubý výber čerpadla, nesprávne zarovnanie spojky a poddimenzovaná olejová nádrž. Prejdite si tieto položky krok za krokom:

1. Vyberte si priamu spojku alebo pružnú spojku so správnym vyrovnaním. Nesprávne nastavená spojka môže spôsobiť vibrácie a predčasné zlyhanie ložiska.
2. Prívodné potrubie čerpadla do nádrže musí byť čo najkratšie a s čo najväčším priemerom, aby sa predišlo kavitácii, najmä pri naftovom motore bežiacom na vysoké otáčky.
3. Nainštalujte vysokokvalitný filter spätného vedenia a odvzdušňovač na nádrž, aby bol systém čistý.
4. Zvážte orientáciu montáže. Niektoré hydraulické pohonné jednotky používajú konštrukciu ponorenú do oleja, kde je čerpadlo ponorené v oleji, aby sa znížila hlučnosť a predĺžila životnosť čerpadla. Táto konfigurácia funguje dobre s naftovými agregátmi, ktoré musia byť tiché.
5. Prispôsobte otáčky motora otáčkam čerpadla. Mnoho dieselových motorov má menovité otáčky medzi 1500 a 2200 ot./min., zatiaľ čo hydraulické čerpadlá môžu zvyčajne pracovať pri rýchlostiach až 3000 ot./min. Ak sú otáčky motora príliš nízke, možno budete potrebovať väčší objem čerpadla, aby ste dosiahli požadovaný prietok.
6. Skontrolujte, či má dieselový motor dostatočnú výkonovú rezervu. Odporúčaná rezerva je aspoň 15–20 % nad vypočítaným hydraulickým výkonom, aby sa pokrylo opotrebovanie čerpadla, tlakové straty a odpor pri studenom štarte.

Energeticky úsporná hydraulická hnacia jednotka na báze akumulátora Táto stanica využíva akumulátor a komponenty s nízkou netesnosťou na udržanie tlaku pri minimálnej prevádzke motora, čím sa výrazne znižuje spotreba energie a hluk v obrábacích centrách. Zobraziť produkt →

Často prehliadaným faktorom je viskozita hydraulickej kvapaliny. Agregáty naftových motorov sa často štartujú v chladnom počasí a olej s vysokou viskozitou môže zastaviť čerpadlo alebo spôsobiť kavitáciu pri nízka teplota okolia . Použitie viacstupňového hydraulického oleja s bodom tuhnutia pod -30 °C a inštalácia ohrievača nádrže sú jednoduché spôsoby, ako zlepšiť spoľahlivosť v chladnom počasí.

Často kladené otázky

1. Čo je pohonná jednotka naftového motora?

Pohonná jednotka naftového motora je samostatný energetický balík, ktorý pozostáva z dieselového motora, hydraulického čerpadla, spojky, zásobníka kvapaliny a chladiaceho systému. Premieňa naftu na hydraulickú energiu na pohon valcov alebo hydromotorov. Je široko používaný v mobilných a poľných zariadeniach, kde nie je k dispozícii elektrické napájanie.

2. Ako dimenzujem dieselový motor pre hydraulické čerpadlo?

Začnite od požadovaného prietoku a tlaku. Použite P = p × Q / (600 × η) aby ste našli potrebný výkon motora, potom pridajte 15–20 % rezervu. Napríklad 200 barov pri 80 l/min vyžaduje približne 32 kW pri celkovej účinnosti 0,85, preto si vyberte motor s výkonom okolo 37–40 kW.

3. Môže byť pohonná jednotka dieselového motora použitá v interiéri?

Áno, ale s obmedzeniami. Dieselové výfukové plyny obsahujú oxid uhoľnatý, takže použitie v interiéri vyžaduje správne vetranie a odsávanie. Ak je vnútorná prevádzka častá, elektrická alebo olejová hydraulická jednotka je zvyčajne bezpečnejšou voľbou. Pre nepretržité aplikácie s nízkou hlučnosťou zvážte tichú pohonnú jednotku s uzavretým krytom motora a tlmičom výfuku.

4. Aký je rozdiel medzi otvoreným a uzavretým hydraulickým okruhom?

V otvorenom okruhu čerpadlo čerpá olej z nádrže a spätný olej prúdi späť do nádrže. V uzavretom okruhu tvoria čerpadlo a hydromotor slučku a malé plniace čerpadlo kompenzuje únik. Pohonné jednotky dieselových motorov bežne používajú otvorený okruh pre jednoduchosť a jednoduchú údržbu.

5. Ako dlho môže pohonná jednotka naftového motora bežať nepretržite?

Dobre udržiavaný naftový motor môže bežať 24 hodín denne, limitujúcim faktorom sa však stáva chladenie a teplota oleja. Odporúčaná maximálna teplota hydraulického oleja je približne 60–70 °C pre štandardný minerálny olej. Ak teplota oleja trvalo prekračuje 80°C, potrebujete väčšiu olejovú nádrž alebo olejový chladič.

6. Akú údržbu vyžaduje hydraulická pohonná jednotka s dieselovým pohonom?

Denné kontroly zahŕňajú hladinu motorového oleja, hladinu chladiacej kvapaliny chladiča, hladinu hydraulického oleja a hladinu paliva. Pravidelná údržba zahŕňa výmenu motorového oleja a filtra každých 250–500 hodín, výmenu palivového filtra každých 1000 hodín, čistenie vzduchového filtra každých 500 hodín a výmenu hydraulického oleja každých 2000–4000 hodín. Spojka a súososť hriadeľa by sa mali kontrolovať každých 1000 hodín.

Kľúčom k úspešnej pohonnej jednotke naftového motora nie je kúpa najväčšieho motora, ktorý nájdete, ale prispôsobenie výkonu hydraulickým požiadavkám. Ak staviate mobilný hydraulický systém, ktorý musí pracovať samostatne a spoľahlivo v odľahlých alebo vonkajších podmienkach, vyberte si dieselový agregát so správne dimenzovaným čerpadlom, robustným chladiacim systémom a rozumnou stratégiou kontroly hluku. Keď je hydraulická časť systému starostlivo zladená s motorom, celý balík bude poskytovať roky spoľahlivého výkonu s predvídateľným rozpočtom na údržbu.