EN
I en tidligere artikel diskuterede vi hydrauliske pumpeanlæg og deres overordnede funktionsprincip. For at opsummere kort: Et hydraulisk system er en drivteknologi, der transmitterer energi ved hjælp af væske som medium. Det omdanner den mekaniske energi fra en elmotor til væskeenergi, som derefter transmitteres til de udførende komponenter gennem væsken. De vigtigste komponenter i et hydraulisk system omfatter hydrauliske pumper, udførende komponenter (hydrauliske motorer), ventiler og olietanke.
Denne artikel vil fokusere på hydrauliske pumper og hydrauliske motorer og forklare, hvordan de fungerer sammen i et hydraulisk system. Vi starter med den hydrauliske pumpe.
Klassificering af hydrauliske motorer
Hydrauliske motorer er generelt opdelt i to hovedkategorier:
Lavhastigheds, højmoment (LSHT) hydrauliske motorer
Højhastigheds, lavmoment (HSLT) hydrauliske motorer
Valg af en lavhastigheds hydraulisk motor gør det muligt for systemet at levere højere moment ved lavere hastigheder. Inden for disse to kategorier kan de yderligere klassificeres efter konstruktion i tandhjulsmotorer, skovlmotorer og kolbemotorer. Kolbemotorer kan yderligere opdeles i aksiale kolbemotorer og radiale kolbemotorer.
Klassificering af hydrauliske pumper
Almindelige typer af hydrauliske pumper inkluderer:
1. Efter evnen til flowjustering:
Variable pumper — Outputstrøm kan justeres efter behov
Pumper med fast hubvolumen — Outputstrøm er konstant
2. Efter opbygning: Tandpumper, Fløjepumper, Kolbepumper
Tandpumper: Kompakte i størrelse, enkel opbygning, lavt krav til olieens renhed og lav omkostning; dog er pumpeskaften meget påvirket af ubalancerede kræfter, lider under alvorlig slid og har et stort lækagevolume.
Fløjepumper: Kan opdeles i enkeltvirkende og dobbeltvirkende typer. De har ensartet strøm, jævn drift, lav støj, og højere tryk og volumetrisk effektivitet sammenlignet med tandpumper, men deres opbygning er mere kompleks end tandpumper.
Kolbepumper: Høj volumetrisk effektivitet, lav lækage, og kan fungere under højt tryk, hvilket gør dem egnede til stort ydelses hydrauliske systemer. Dog har de en kompleks opbygning, høje krav til materialer og bearbejdningsnøjagtighed, høj omkostning, og også høje krav til olieens renhed.
Sammensætning af hydrauliske pumper
Hydrauliske pumper består generelt af tre hoveddele: koblinger, hydraulikolietanke og filtre.
Koblinger
Drejakslen på en hydraulisk pumpe kan ikke tåle radiale eller aksiale kræfter, så det er ikke tilladt at montere remskiver, gear eller kædehjul direkte på akselenden. Normalt forbindes drejakslen til pumpeakslen via en kobling.
Hvis pumpe- og koblingskoaksialiteten på grund af produktionsårsager overstiger standarden, og der opstår en afvigelse under samling, vil centrifugalkraften stige, når pumpehastigheden øges, hvilket kan medføre deformation af koblingen. Denne deformation forøger yderligere centrifugalkraften, hvilket skaber en ond cirkel, der ender med at forårsage vibration og støj, hvilket påvirker pumpens levetid. Desuden vil faktorer som løse koblingsbolte og slidte gummiringe, der ikke udskiftes til tiden, også påvirke pumpens drift.
Hydraulikolietank
De primære funktioner af hydraulikolietanken i et hydraulisk system er: at opbevare olie, afkøle varme, adskille luft indeholdt i olien og fjerne skum.
Ved valg af en olie tank, er den første overvejelse dens kapacitet: for mobile udstyr er det generelt 2-3 gange maksimalt flødehastighed for pumpen, og for fast udstyr er det 3-4 gange. For det andet skal man overveje olie niveauet i olietanken: når alle hydrauliske cylinderne i systemet er fuldt udstrakt, må olieniveauet i tanken ikke være under minimumsniveauet; når cylinderne trækker sig sammen, må olieniveauet ikke overstige maksimumsniveauet. Endelig skal man overveje strukturen af olietanken: bafflepladerne i traditionelle olietanke kan ikke effektivt aflejre snavs, så der bør blive installeret en lodret baffleplade langs den longitudinale akse af olietanken. Der skal være en åbning mellem denne baffleplade og endpladen af olietanken, så de rum på begge sider af bafflepladen kan kommunikere. Indløbs- og udgangsporte til hydraulikpumpen er placeret i enden af bafflepladen, som ikke er forbundet, så afstanden mellem indløb og returoli bliver så stor som muligt. Samtidig kan olietanken også bedre afkøle.
Oliefilter
Generelt har forureninger med en partikelstørrelse på under 10 μ µm ringe indflydelse på pumper, men når partikelstørrelsen overstiger 10 μ µm, især når den overstiger 40 μ µm, vil det markant påvirke pumpens levetid. Fast partikelforurening i hydraulikolie kan let fremskynde slid på overfladerne af relativt bevægede dele inde i pumpen. Derfor skal der installeres et oliefiltre for at reducere graden af olieforurening. Den anbefalede filtreringsnøjagtighed er følgende: 10–15 μ µm til aksialkolbenpumper, 25 μ µm til flange-pumper og 40 μ µm til tandhjulspumper. Brug af højpræcise oliefiltre kan markant forlænge levetiden for hydraulikpumper.
Funktionen af Hydraulikmotorer
En hydraulikmotor er et aktuator-element, som omdanner væskens trykenergi til mekanisk energi, og yder drejningsmoment og roterende bevægelse. Det har en vigtig position i hydrauliske systemer.
Hydrauliske motorer opdeles generelt i to typer: lavmoment- og højmomentmotorer. I de senere år, med den vedvarende udvikling af hydraulisk teknologi mod højt tryk og høj effekt, samt øget fokus på miljøbeskyttelse, kræves det, at hydrauliske aktuatorer har egenskaber som lavt støjniveau, lav forurening og jævn drift. Derfor er højmomentmotorer blevet en af udviklingstendenserne.
Set fra energiomdannelsessynsvinklen er hydrauliske pumper og hydrauliske motorer gensidigt omvendelige hydrauliske komponenter: Ved at tilføre arbejdsvæske til enhver hydraulisk pumpe kan denne omdannes til en driftstilstand som hydraulisk motor; omvendt kan det, når motorens hovedaksel drejes af et ydre drejmoment, også omdannes til en driftstilstand som hydraulisk pumpe. Dette skyldes, at de besidder de samme grundlæggende strukturelle elementer: en tæt lukket og periodisk varierende volumen og den tilhørende oliefordelingsmekanisme.
Rollen for hydrauliske pumper i hydrauliske systemer
Simpelt sagt er en hydraulisk pumpe en enhed, der omdanner mekanisk energi til hydraulisk energi. Hydrauliske transmissionsystemer bruger forskellige typer hydrauliske pumper til at overvinde belastninger og opnå effektudgang.
For eksempel leverer den hydrauliske pumpe i hydrauliske drivsystemer som gravemaskiner det tryk, der kræves for at løfte køretøjer eller tunge genstande. De fleste tunge byggemaskiner er udstyret med hydrauliske pumper, som er kernekomponenter i hydrauliske systemer.
Udover store anlæg findes der også mindre hydrauliske pumper, der anvendes til at drive forskellige hydrauliske værktøjer, såsom skæringsværktøjer, presser, hydrauliksager osv. Alle disse værktøjer er afhængige af hydrauliske pumper for at fungere effektivt.
Forskelle mellem hydrauliske pumper og almindelige pumper
Den største forskel mellem hydrauliske pumper og almindelige pumper ligger i deres arbejdsmetoder. Almindelige pumper holder typisk en konstant væskestrøm, mens strømniveauet for hydrauliske pumper er tæt forbundet med belastningstrykket.
Desuden er deres funktioner forskellige: Hydrauliske pumper skal overvinde det tryk, som systembelastningen genererer, mens almindelige pumper kun har til opgave at løbende transportere eller cirkulere væske.
Funktionen af en hydraulisk motor
En hydraulisk motor er en roterende aktuator, også kendt som en roterende drivkomponent. Dens primære funktion er at omdanne hydraulisk energi til mekanisk energi for at drive belastningen til bevægelse.
Motorens afgivne effekt bestemmes af trykfaldet og flowhastigheden for den hydrauliske olie. Med andre ord er den afgivne effekt fra en hydraulisk motor direkte proportional med dens omdrejningshastighed.
Det samarbejdende arbejdsprincip for hydrauliske pumper og hydrauliske motorer
Efter at vi har forstået funktionerne af hydrauliske pumper og hydrauliske motorer, lad os se, hvordan de fungerer sammen i et system:
Først omdanner den hydrauliske pumpe mekanisk energi fra en primærdriver (såsom en elmotor eller dieselmotor) til hydraulisk energi, som findes på form af strømmende hydraulikolie.
Derefter modtager den hydrauliske motor den hydrauliske energi, som er produceret af den hydrauliske pumpe, og omdanner den tilbage til mekanisk energi, som bruges til at drive belastningen og udføre arbejde.
Når denne konversionsproces er fuldført af den hydrauliske motor, har hele systemet den mekaniske energi, der er nødvendig for at udføre opgaver. Hydrauliske systemer er bredt anvendt i vores hverdag; for eksempel er elevatorer, brændstofpumper og underholdningsanlæg alle afhængige af samarbejdet mellem hydrauliske pumper og hydrauliske motorer.
Ofte stillede spørgsmål (FAQ)
1. Hvad er forskellen mellem en hydraulisk pumpe og en hydraulisk motor?
Svar: En hydraulisk pumpe omdanner mekanisk energi til hydraulisk energi (trykfyldt væske), mens en hydraulisk motor omdanner hydraulisk energi tilbage til mekanisk energi (moment og rotation).
2. Hvad er de primære typer af hydrauliske motorer?
Svar: Hydrauliske motorer opdeles hovedsageligt i to kategorier:
Lavhastigheds, Højmomentmotorer (LSHT)
Højhastigheds, Lavmomentmotorer (HSLT)
Desuden findes de efter konstruktion som tandhjulsmotorer, skovlmotorer og kolbemotorer (inklusive aksiale og radiale kolbetyper).
3. Hvad er de almindelige typer hydraulikpumper og deres klassifikationsmetoder?
Svar: Hydraulikpumper klassificeres typisk på følgende to måder:
Flow-justerbarhed: Variabel-pumper (justerbare) og faste pumper (konstant flow)
Konstruktionsmåde: Tandhjulspumper, skovlpumper, kolbepumper.
Gearpumper: Lille størrelse, enkel struktur, lav omkostning, men høj slid og utæthed.
Vane-pumper: Jævn strøm, jævn drift, lav støj, højere effektivitet end gearpumper, men kompleks struktur.
Pistonpumper: Høj volumetrisk effektivitet, lav utæthed, kan fungere ved højt tryk, egnet til systemer med høj effekt, men høj omkostning og høje krav til olieens renhed.
4. Hvad er komponenterne i et hydraulisk pumpe system?
Svar: Et hydraulisk pumpe system omfatter generelt:
Kobling (forbinder drivakslen og pumpeakslen)
Hydraulikolie tank (opbevarer olie, afkøler, adskiller luft og fjerner skum)
Filter (reducerer faste forurensningspartikler i olien)
For at sikre systemets pålidelighed, er det nødvendigt at sikre korrekt justering af koblingen, passende kapacitet og struktur af olietanken samt valg af filtre med korrekt præcision.
5. Hvilken rolle spiller en hydraulisk motor i systemet?
Svar: En hydraulisk motor modtager væske under tryk, omdanner hydraulisk energi til mekanisk energi og producerer drejningsmoment og rotation. Motorens effekt afhænger af trykfaldet i væsken og flowhastigheden, så når flowhastigheden eller trykket ændres, ændres motorens ydelse tilsvarende.
6. Hvordan fungerer hydrauliske pumper og hydrauliske motorer sammen?
Svar: I et hydraulisk system:
Hydraulisk pumpen omdanner den mekaniske energi, som leveres af en primærdriver (fx en elmotor eller dieselmotor), til væskeenergi.
Hydraulisk motoren modtager denne væske under tryk og omdanner den tilbage til mekanisk energi for at drive belastningen.
Gennem denne energiomdannelse kan systemet opnå den nødvendige mekaniske ydelse.
7. Hvorfor er olieens renhed og filtrering så afgørende i hydrauliske systemer?
Svar: Fast partikler i hydraulikolie (især dem større end 10 μ m, især større end 40 μ m) kan forøge slid på indre komponenter i pumper og motorer, hvilket reducerer effektivitet og levetid. Installation af filtre med passende præcision (f.eks. 10-15 μ µm til aksialkolbenpumper, 25 μ m for fløjepumper, 40 μ m for tandhjulspumper) kan effektivt sikre systemets driftssikkerhed.
8. Hvis min hydraulikpumpe laver støj eller vibrerer, hvad skal jeg tjekke?
Svar: Almindelige årsager inkluderer:
- Forkert justering mellem pumpe og kobling/aksel
- Hastighed eller belastning, der overstiger de angivne værdier
- Luftindsugning eller kavitation i sugeledningen
- Dårlig olie renhed eller forkert olie mængde/type
- Slid eller skade på kobling eller indre pumpekomponenter
At løse disse problemer hjælper med at reducere støj, vibration og forlænge pumpelevetiden.
9. Genererer en hydraulisk pumpe tryk i systemet?
Svar: Faktisk ikke helt. Den primære funktion af en hydraulisk pumpe er at generere flow; tryk opstår kun, når dette flow møder modstand i systemet (såsom belastning, ventiler eller aktuatorer). Derfor er det urigtigt at tilskrive trykgenerering alene til pumpen.
10. Hvilke effektivitetsmål findes der for hydrauliske pumper og motorer?
Svar: Nøgleeffektivitetsmål inkluderer:
- Volumetrisk effektivitet: Faktisk flow ÷ Teoretisk flow
- Mekanisk/hydraulisk effektivitet: Teoretisk drejningsmoment ÷ Faktisk drejningsmoment (eller relateret til mekaniske tab)
- Samlet effektivitet: Volumetrisk effektivitet × Mekanisk/hydraulisk effektivitet