Przewodnik po silniku HPU: typy, dobór, wybór i konserwacja hydraulicznych jednostek napędowych

Co to jest silnik HPU i dlaczego ma to znaczenie?

W świecie hydrauliki HPU oznacza jednostkę hydrauliczną, a silnik HPU to elektryczny silnik główny, który obraca wał pompy. Następnie pompa tłoczy olej przez zawory do cylindrów lub silników hydraulicznych. Silnik, pompa, zbiornik oleju i zawory sterujące są zwykle montowane w jeden kompaktowy pakiet, dlatego kupujący często używają terminu „silnik HPU” w odniesieniu do kompletnego zespołu silnika i pompy, a nie tylko samego silnika elektrycznego.

Silnik ustawia górną granicę zarówno przepływu, jak i ciśnienia. Przepływ zależy od prędkości silnika i wydajności pompy; ciśnienie zależy od momentu obrotowego silnika. Dlatego każdy wybór silnika wymaga obliczeń, a nie domysłów. Najszybszym sposobem oszacowania wielkości silnika jest standardowe równanie mocy hydraulicznej: P (kW) = Q (L/min) x p (bar) / (600 x eta) , gdzie eta to łączna wydajność pompy i silnika, zwykle mieszcząca się w przedziale od 0,75 do 0,85 w przypadku małych pomp zębatych. Jeśli Twoja maszyna potrzebuje 15 l/min przy 150 barach, typowym rozwiązaniem będzie silnik o mocy 5,5 kW po dodaniu 10% marginesu bezpieczeństwa. Aby zrozumieć, w jaki sposób przepływ i ciśnienie przekształcają się w ruch mechaniczny, zobacz nasz artykuł wyjaśnienie zasady działania układów hydraulicznych .

Typy silników HPU: AC, szczotkowany DC i bezszczotkowy DC

W produkcji hydraulicznych zespołów napędowych dominują trzy rodziny silników: silniki indukcyjne prądu przemiennego do stacjonarnych urządzeń przemysłowych, szczotkowe silniki prądu stałego do maszyn mobilnych zasilanych akumulatorowo oraz bezszczotkowe silniki prądu stałego do zastosowań wymagających dużej liczby cykli i wrażliwych na hałas. Każdy typ jest dostosowany do innego źródła zasilania i profilu obciążenia.

Silniki indukcyjne prądu przemiennego

Silniki prądu przemiennego działają na zasilaniu sieciowym, zazwyczaj jednofazowym 220–240 V lub trójfazowym 380–415 V przy 50 lub 60 Hz. Czterobiegunowy silnik prądu przemiennego obraca się z prędkością około 1450 obr/min przy 50 Hz ; wersja dwubiegunowa obraca się z prędkością około 2850 obr./min. Silniki prądu przemiennego są wytrzymałe, niedrogie i łatwe w naprawie, dlatego pojawiają się w większości fabrycznie montowanych jednostek napędowych: platformach podnoszących, pomostach przeładunkowych, uchwytach do mocowania obrabiarek, przecinakach do rur i spawarkach.

Szczotkowe silniki prądu stałego

Szczotkowe silniki prądu stałego run from battery voltage, usually 12V or 24V. They dominate the mobile equipment sector: truck tailboard lifts, dump trailer tilt systems, pallet stackers and mobile scissor lifts. A 24V brushed motor can draw ponad 80 A przy pełnym obciążeniu , dlatego przekrój kabla i parametry stycznika prądu stałego są częścią wyboru silnika, a nie kwestią przemyślenia.

Bezszczotkowe silniki prądu stałego

Bezszczotkowe silniki prądu stałego replace mechanical brushes with electronic commutation. The result is higher efficiency, lower noise, less heat and a longer service life. For applications that start and stop dozens of times per hour, a agregat hydrauliczny silnika bezszczotkowego ze zintegrowanym sterownikiem i pompą zębatą to bardzo praktyczny wybór.

Producenci bezszczotkowych agregatów hydraulicznych z silnikiem, hurtownia - Ningbo P Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd to chińscy producenci agregatów hydraulicznych z silnikami bezszczotkowymi i fabryka OEM / ODM. Specjalizujemy się w ... Zobacz produkt →

Jak dobrać silnik HPU: moc, prędkość i moment obrotowy

Dobór silnika rozpoczyna się od trzech liczb: przepływu wymaganego przez system w litrach na minutę, maksymalnego ciśnienia roboczego w barach oraz łącznej sprawności hydrauliczno-mechanicznej. Zastosuj poniższy wzór, następnie dodaj 10 do 20 procent marginesu bezpieczeństwa i zaokrąglij w górę do najbliższej standardowej wielkości silnika.

P (kW) = Q (L/min) x p (bar) / (600 x eta)

Przykład praktyczny: platforma podnosząca wymaga 15 l/min przy 150 barach. Przy sprawności 0,8, P = 15 x 150 / (600 x 0,8) = 4,69 kW , więc następna wielkość komercyjna to 5,5 kW. Jeśli dodamy 10-procentowy margines bezpieczeństwa, obliczona wartość wyniesie 5,16 kW, co nadal pasuje do tej samej ramy 5,5 kW. Ta metoda obliczeń jest standardowym podejściem stosowanym przez inżynierów zajmujących się komponentami hydraulicznymi w przypadku pomp zębatych i pomp łopatkowych.

Dopasowanie prędkości silnika i wydajności pompy

Przepływ jest iloczynem pojemności pompy, prędkości silnika i sprawności objętościowej. Pompa zębata o pojemności 6 cm3/obr. napędzana silnikiem o prędkości obrotowej 1450 obr./min. i sprawności objętościowej 0,9 zapewnia 6 x 1450 / 1000 x 0,9 = 7,8 l/min . Jeśli potrzebny jest większy przepływ, można zwiększyć wydajność pompy lub zwiększyć prędkość silnika. Zwiększanie przemieszczenia zwiększa moment obrotowy wymagany od silnika, co często powoduje przejście do następnego rozmiaru ramy silnika.

Moment rozruchowy i zachowanie przy obciążeniu szczytowym

Stała moc to tylko połowa sukcesu. Silnik uruchamiający się pod pełnym ciśnieniem w układzie wymaga wysokiego momentu obrotowego, aby przyspieszyć pompę i przepchnąć zimny olej przez zawory. W przypadku pras, platform podnoszących i klap tylnych standardowy silnik indukcyjny może utknąć podczas rozruchu, jeśli cykl obciążenia rozpoczyna się przy maksymalnym ciśnieniu. Wybierz silnik o zwiększonej klasie momentu rozruchowego lub dodaj zawór odciążający, aby silnik uruchamiał się przy niskim ciśnieniu.

Napięcie, cykl pracy i środowisko pracy: trzy filtry wyboru

Właściwy silnik na papierze może nadal ulec awarii na miejscu, jeśli zmieni się zasilanie elektryczne, klasyfikacja pracy lub środowisko. Trzy filtry usuwają większość tych awarii.

Napięcie sieciowe i częstotliwość

Silnik zaprojektowany na częstotliwość 50 Hz będzie działał o 20 procent szybciej przy zasilaniu o częstotliwości 60 Hz, co zmienia zarówno przepływ, jak i moment obrotowy. Dobra tabliczka znamionowa zawsze podaje napięcie, częstotliwość, prędkość i współczynnik serwisowy. Jeżeli urządzenie jest przeznaczone na eksport, przed rozpoczęciem produkcji należy sprawdzić, czy moc silnika jest zgodna z docelową siecią. Gdy używany jest napęd o zmiennej częstotliwości, silnik musi mieć klasę izolacji odpowiednią do pracy z falownikiem, aby uniknąć przedwczesnej awarii uzwojenia.

Klasyfikacja pracy: S1, S3 i S6

Silniki elektryczne otrzymują klasyfikację pracy od S1 do S10. S1 oznacza pracę ciągłą, S3 oznacza przerywaną pracę okresową, a S6 oznacza pracę ciągłą z przerywanym obciążeniem. Typowa jednostka hydrauliczna, która pracuje przez 5 sekund i odpoczywa przez 30 sekund, może wykorzystywać silnik S3 z czasem włączenia wynoszącym 25–40%. Winda towarowa, która pracuje przez kilka minut na cykl, wymaga silnika o klasie S1 lub większego silnika S3 z większym marginesem termicznym.

Stopień ochrony i wymagania dotyczące hałasu

Obudowa silnika musi pasować do miejsca montażu. Czyste powietrze w pomieszczeniach ogólnie akceptuje silnik IP54; zakurzone warsztaty lub obszary mycia wymagają stopnia ochrony IP65. Silniki standardowe są przystosowane do maksymalnej temperatury otoczenia wynoszącej 40°C, dlatego gorące pomieszczenia maszynowe wymuszają obniżenie wartości znamionowych. W instalacjach wrażliwych na hałas, takich jak hydrauliczna winda towarowa obok biura lub garaż pod piętrami budynków mieszkalnych, warto zastosować silnik zanurzony w oleju, w którym płyn hydrauliczny chłodzi uzwojenia i tłumi wibracje. W takim przypadku A cichy agregat hydrauliczny do wind towarowych to sprawdzona konfiguracja.

Cichy zespół napędowy hydraulicznych wind towarowych Producenci, hurtownia - Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd to chińska cicha jednostka napędowa producentów hydraulicznych wind towarowych i fabryka OEM/ODM. Sp... Zobacz produkt →

Wybór silnika HPU według zastosowania

Priorytety motoryczne zmieniają się wraz z maszyną. Winda tylnej klapy ceni wydajność akumulatora; obrabiarka dba o utrzymanie ciśnienia; system blokady dróg potrzebuje szczytowego momentu obrotowego dla krótkiego impulsu. Dopasowanie typu silnika do zastosowania jest bardziej niezawodne niż wybór silnika uniwersalnego i nadzieja, że ​​przetrwa.

W przypadku urządzeń logistycznych zasilanych akumulatorowo głównym ograniczeniem jest pobór prądu przy niskim napięciu akumulatora, dlatego silnik musi być dopasowany do krzywej rozładowania, a nie tylko do napięcia znamionowego. Aby uzyskać szersze spojrzenie na tę kategorię, przeczytaj nasz przewodnik po zasilaczach hydraulicznych prądu stałego dla kupujących .

W przypadku obrabiarek i innych operacji o podwójnym działaniu, an Zasilacz hydrauliczny dwustronnego działania AC to typowy układ fabryczny: silnik napędza pompę podczas zaciskania, zawór zwrotny utrzymuje obciążenie, a silnik zatrzymuje się, gdy przełącznik ciśnienia osiągnie wartość zadaną. Ta sekwencja zmniejsza zużycie energii i zapewnia ciszę w warsztacie.

Producenci zasilaczy dwustronnego działania AC, hurtownia - Ningbo Panic Hydr Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd to chińscy producenci zespołów napędowych dwustronnego działania prądu przemiennego oraz fabryka OEM/ODM. Specjalizujemy się w całościowych... Zobacz produkt →

Konserwacja silnika HPU i typowe oznaki awarii

Większość usterek silnika HPU to ukryte usterki hydrauliczne. Pompa, która nie może pobierać oleju, zawór nadmiarowy ustawiony zbyt wysoko lub zimny, lepki olej powodują przeciążenie silnika. Poniższa lista pomoże szybko znaleźć przyczynę.

• Silnik nie uruchamia się: sprawdź napięcie zasilania, cewkę stycznika, wyłącznik termiczny i stycznik prądu stałego, jeśli jest to jednostka akumulatorowa.
• Silnik uruchamia wyłącznik po kilku sekundach: sprawdź, czy pompa nie jest zablokowana, nie jest zablokowany zawór nadmiarowy lub nie ma zwarcia w uzwojeniu silnika.
• Silnik nagrzewa się: zmierz prąd przy pełnym obciążeniu i porównaj go z tabliczką znamionową; wysoki prąd zwykle oznacza nadmierną lepkość oleju lub zablokowany filtr ssący.
• Hałas zgrzytania: sprawdź łożyska silnika, ustawienie sprzęgła i stopy montażowe pompy.

Prosty harmonogram konserwacji utrzymuje silnik w temperaturze znamionowej:

1. Codziennie: sprawdzaj poziom oleju, słuchaj nietypowych dźwięków i dotykaj obudowy silnika w poszukiwaniu gorących punktów.
2. Co miesiąc: zmierzyć prąd roboczy przy ciśnieniu znamionowym i zapisać wartość w celu porównania trendów.
3. Co kwartał: zmierzyć rezystancję izolacji uzwojeń i oczyścić pokrywę wentylatora.
4. Co rok: wymień łożyska silnika, jeśli pojawił się hałas i sprawdź sprzęgło pod kątem zużycia.

Gdy związek silnik-pompa jest już jasny, Zasilacze hydrauliczne są stosunkowo łatwe w obsłudze w porównaniu z mechanicznymi układami napędowymi ponieważ większość parametrów pracy widoczna jest na manometrze oraz na bieżącym odczycie.

Często zadawane pytania: Pytania dotyczące silników HPU od kupujących i zespołów konserwacyjnych

Jaki silnik jest zastosowany w zasilaczu hydraulicznym?

Większość agregatów hydraulicznych wykorzystuje silnik indukcyjny prądu przemiennego w przypadku urządzeń przemysłowych zasilanych z sieci lub silnik prądu stałego 12 V/24 V w przypadku maszyn mobilnych zasilanych akumulatorowo. Bezszczotkowe silniki prądu stałego stają się powszechne w jednostkach mobilnych o dużej wydajności, ponieważ pracują ciszej i nie wymagają wymiany szczotek.

Jak obliczyć moc silnika dla mojego zasilacza HPU?

Użyj P = Q x p / (600 x eta). Q to wymagany przepływ w l/min, p to maksymalne ciśnienie robocze w barach, a eta to łączna wydajność, zwykle 0,75–0,85. Dodaj margines od 10 do 20 procent i wybierz następny standardowy rozmiar.

Czy mogę zastąpić silnik prądu przemiennego silnikiem prądu stałego w istniejącym zasilaczu hydraulicznym?

Tylko jeśli wymienisz także pompę, zasilacz i układ sterowania. Silniki prądu przemiennego i stałego mają różne krzywe prędkości i momentu obrotowego, więc bezpośrednia wymiana prawie zawsze spowoduje nieprawidłowy przepływ lub niewystarczający moment rozruchowy.

Co oznacza stopień obciążenia S3 dla silnika HPU?

S3 oznacza pracę okresową przerywaną. Silnik może pracować przez określony procent cyklu 10-minutowego, na przykład 25 procent, bez przekraczania temperatury znamionowej. Jeśli Twoje urządzenie działa przez 3 minuty na 10, potrzebujesz co najmniej 30% wydajności S3.

Dlaczego mój silnik HPU ciągle się przegrzewa?

Typowymi przyczynami są: zbyt wysoko ustawiony zawór nadmiarowy, ciągła praca powyżej znamionowego obciążenia, wysoka lepkość oleju, zablokowany filtr ssawny lub zbyt mały silnik. Zmierzyć prąd roboczy przy pełnym ciśnieniu i porównać go z prądem pełnego obciążenia podanym na tabliczce znamionowej.

Czy bezszczotkowe silniki prądu stałego są lepsze od szczotkowych silników prądu stałego w agregatach hydraulicznych?

Tak, w przypadku częstych cykli start-stop, cichszych miejsc i dłuższej żywotności. Silniki bezszczotkowe są bardziej wydajne, pracują chłodniej i nie wymagają wymiany szczotek. Wyższy koszt zakupu jest zwykle zwracany w przypadku krótszych przestojów.

Ostateczne zalecenie dotyczące wyboru silnika HPU

Zacznij od cyklu pracy, a nie ceny. Zmierz średni czas pracy na cykl, maksymalne ciśnienie i wymagany przepływ. Oblicz moc silnika, wybierz rodzinę silników pasującą do źródła zasilania, a następnie sprawdź moment rozruchowy, stopień ochrony i limity hałasu. Jeśli zastosowanie obejmuje windę o dużej liczbie cykli lub cichą instalację, wybierz zestaw silnika i pompy bezszczotkowego lub zanurzonego w oleju. W przypadku standardowej maszyny fabrycznej silnik indukcyjny 380 V o klasie S3 zwykle zapewnia najniższy koszt w całym okresie użytkowania.

Jeżeli nie jesteś pewien, podaj producentowi agregatu hydraulicznego przepływ, ciśnienie i oczekiwany czas cyklu. Te trzy wartości wystarczą, aby potwierdzić, czy silnik o mocy 4 kW lub 5,5 kW wykona zadanie, a także określić prawidłowe sprzęgło, objętość zbiornika i konfigurację zaworów. Serwisowanie urządzenia w późniejszym terminie będzie znacznie tańsze, jeśli silnik został prawidłowo wybrany pierwszego dnia.