Ako dimenzovať hydraulickú pohonnú jednotku?

Základné náležitosti dimenzovania hydraulickej pohonnej jednotky

Pre správnu veľkosť a hydraulická pohonná jednotka (HPU), musíte najprv definovať požiadavky na mechanický výstup vašej aplikácie. Proces nie je o výbere generického motora; ide o presnú postupnosť určenia potrebnej sily, rýchlosti chodu a z toho vyplývajúcej prietokovej a tlakovej náročnosti. Základná odpoveď spočíva v troch základných výpočtoch: Prevádzkový tlak (PSI/Bar) , Prietok (GPM/LPM) , a Vstupný výkon (HP/kW) .

Nesúlad hydraulická pohonná jednotka vedie buď k extrémnemu plytvaniu energiou a tvorbe tepla (ak je predimenzovaný), alebo k zlyhaniu pri dokončení mechanickej úlohy (ak je poddimenzovaný). Cieľom je vyrovnať výkon hydraulického čerpadla, kapacitu zásobníka a silu elektromotora alebo motora.

Krok 1: Stanovenie požiadaviek na silu a tlak

Tlak generovaný hydraulická pohonná jednotka je priamym výsledkom odporu záťaže. Tlak si nezvolíte svojvoľne; vypočítate ju na základe plochy vášho pohonu (valca alebo motora).

Formula sily valca

Na výpočet požadovaného tlaku použite vzorec: Tlak = sila / plocha . Napríklad, ak potrebujete hydraulický valec na tlačenie a Nosnosť 20 000 libier a používate valec s a 4-palcový vývrt (plocha = 12,57 sq. in.), požadovaný tlak je približne 1 591 PSI . Zvyčajne by ste mali pridať a 10-20% bezpečnostná rezerva na započítanie trenia a strát na vedení, čo znamená vaše hydraulická pohonná jednotka by mal byť schopný aspoň 2 000 PSI .

• Identifikujte maximálne zaťaženie, s ktorým sa systém stretne.
• Určite veľkosť otvoru hydraulických valcov.
• Počítajte s „odtrhovou“ silou, ktorá je často vyššia ako pohybová sila.

Krok 2: Výpočet prietoku pre požadovanú rýchlosť

Prietok, meraný v galónoch za minútu (GPM) alebo litroch za minútu (LPM), určuje, ako rýchlo sa váš stroj pohybuje. The hydraulická pohonná jednotka musí presunúť určitý objem oleja do valca, aby sa predĺžil za určitý čas.

Príklad: Ak je to isté 4-palcový vývrt cylinder má a 24-palcový zdvih a musí sa predlžovať 5 sekúnd , musíte najprv vypočítať objem. Objem je približne 1,3 galónu . Ak chcete presunúť 1,3 galónu za 5 sekúnd, hydraulická pohonná jednotka potrebuje čerpadlo schopné zhruba 15,6 GPM .

Krok 3: Výpočet výkonu elektromotora

Keď určíte tlak a prietok, môžete vypočítať požadovaný príkon pre hydraulická pohonná jednotka . Štandardné pravidlo je „1 HP na 1 GPM pri 1500 PSI“, ale pre efektivitu je potrebný presnejší výpočet.

Použite vzorec: HP = (GPM × PSI) / (1714 × účinnosť) . Väčšina hydraulických čerpadiel má hodnotenie účinnosti medzi 0,85 a 0,90 . Ak to váš systém vyžaduje 10 GPM pri 2 500 PSI , výpočet by bol (10 × 2500) / (1714 × 0,85), výsledkom čoho by bola požiadavka približne 17,16 HP . V tomto prípade by ste zvolili štandard 20 HP motor pre vaše hydraulická pohonná jednotka .

Krok 4: Dimenzovanie hydraulického zásobníka (olejová nádrž)

Zásobník je kritickou súčasťou hydraulická pohonná jednotka čo sa často prehliada. Musí byť dostatočne veľká, aby umožňovala tepelnú expanziu, chladenie a usadzovanie nečistôt.

Pravidlo 3 ku 1

V štandardných priemyselných aplikáciách by nádrž mala držať trojnásobok výkonu GPM čerpadla . Ak váš hydraulická pohonná jednotka využíva a 10 GPM čerpadlo , nádrž by mala ideálne držať 30 galónov tekutiny. To zaisťuje, že olej strávi dostatok času „v pokoji“ na rozptýlenie tepla pred tým, než je nasatý späť do čerpadla.

Ak je však priestor obmedzený alebo pracovný cyklus je prerušovaný, môžete použiť a Pomer 1:1 alebo 2:1 za predpokladu, že pridáte chladič oleja na riadenie teploty. Nadmerné teplo je hlavným zabijakom hydraulických tesnení a životnosti kvapaliny.

Krok 5: Pracovný cyklus a riadenie tepla

Pracovný cyklus vášho hydraulická pohonná jednotka výrazne ovplyvňuje jeho dizajn. Jednotka, ktorá beží každú hodinu 10 sekúnd, má inú veľkosť ako jednotka, ktorá beží nepretržite v továrni.

• Prerušovaná služba: Menšie nádrže a vyššie zaťaženie motora možno tolerovať, pretože systém má čas na vychladnutie medzi cyklami.
• Nepretržitá služba: Vyžaduje presné dimenzovanie výmenníkov tepla. Musíte vypočítať tepelná záťaž (približne 20-30% vstupného HP) a zabezpečte hydraulická pohonná jednotka môže túto energiu rozptýliť bez prekročenia 140 °F (60 °C) .

Praktický kontrolný zoznam pre dimenzovanie HPU

Pred dokončením nákupu alebo výstavby a hydraulická pohonná jednotka overte nasledujúce environmentálne a mechanické faktory:

1. Teplota okolia: Extrémny chlad vyžaduje ohrievače; extrémne teplo si vyžaduje väčšie chladiče.
2. Typ kvapaliny: Viskozita ovplyvňuje účinnosť čerpadla a štartovací moment motora.
3. Napätie a fáza: Uistite sa, že elektromotor je na hydraulická pohonná jednotka zodpovedá napájaciemu zdroju vášho zariadenia (napr. 230 V jednofázový verzus 460 V trojfázový).
4. Filtrácia: Veľkosť filtrov je založená na najcitlivejšom komponente (zvyčajne ventiloch).

Prísnym dodržiavaním týchto krokov výpočtu zabezpečíte, že vaše hydraulická pohonná jednotka poskytuje spoľahlivú a efektívnu službu po celú dobu životnosti bez zbytočných nákladov na energiu alebo mechanických porúch.