EN
In een eerder artikel bespraken we hydraulische pompensystemen en hun algemene werking. Ter herhaling: een hydraulisch systeem is een aandrijftechnologie die energie overbrengt met behulp van vloeistof als medium. Het zet de mechanische energie van een elektromotor om in vloeistofenergie, die vervolgens via de vloeistof wordt overgebracht naar de uitvoerende componenten. De belangrijkste componenten van een hydraulisch systeem zijn hydraulische pompen, uitvoerende componenten (hydraulische motoren), ventielen en olie tanks.
Dit artikel richt zich op hydraulische pompen en hydraulische motoren, en verklaart hoe deze samenwerken in een hydraulisch systeem. We beginnen met de hydraulische pomp.
Indeling van hydraulische motoren
Hydraulische motoren worden over het algemeen onderverdeeld in twee grote categorieën:
Lage-snelheid hoge-torque (LSHT) hydraulische motoren
Hoge-snelheid lage-torque (HSLT) hydraulische motoren
Het kiezen van een lage-snelheid hydraulische motor stelt het systeem in staat om bij lagere snelheden een hoger koppel te leveren. Binnen deze twee categorieën kunnen ze verder worden ingedeeld op basis van structuur in tandwielmotoren, schoepenmotoren en zuigermotoren. Zuigermotoren kunnen verder worden onderverdeeld in axiale zuigermotoren en radiale zuigermotoren.
Indeling van hydraulische pompen
Veelvoorkomende typen hydraulische pompen zijn:
1. Op basis van debietregelmogelijkheid:
Verstelpompen — Uitstroom kan indien nodig worden afgesteld
Pompen met vaste verdringing — Uitstroom is constant
2. Op structuur: Tandwiel-pompen, Lamellen-pompen, Zuiger-pompen
Tandwiel-pompen: Klein van formaat, eenvoudige structuur, geringe eisen aan oliezuiverheid en lage kosten; echter, de pompas ondervindt grote ongebalanceerde krachten, lijdt aan ernstige slijtage en heeft een grote lekkingsom.
Lamellen-pompen: Kunnen worden onderverdeeld in enkelwerkend en dubbelwerkend type. Zij hebben een gelijkmatige stroom, vlotte werking, weinig geluid en hogere druk en volumetrische efficiëntie vergeleken met tandwiel-pompen, maar hun structuur is complexer dan die van tandwiel-pompen.
Zuiger-pompen: Hoge volumetrische efficiëntie, geringe lekkage, en kunnen werken onder hoge druk, waardoor ze geschikt zijn voor grootschalige hydraulische systemen. Echter, ze hebben een complexe structuur, hoge eisen aan materialen en bewerkingsnauwkeurigheid, hoge kosten, en stellen ook hoge eisen aan oliezuiverheid.
Samenstelling van Hydraulische Pompen
Hydraulische pompen bestaan over het algemeen uit drie hoofddelen: koppelingen, hydraulische olietanks en filters.
Koppelingen
De aandrijfas van een hydraulische pomp kan geen radiale of axiale krachten weerstaan, dus het is niet toegestaan om riemschijven, tandwielen of kettingwielen rechtstreeks op het uiteinde van de as te monteren. Meestal wordt de aandrijfas via een koppeling verbonden met de pompas.
Als door productiefouten de coaxialiteit van de pomp en de koppeling boven de norm ligt, en er een afwijking optreedt tijdens de montage, zal bij toenemend pomptoerental ook de centrifugale kracht toenemen, wat vervorming van de koppeling kan veroorzaken. Deze vervorming versterkt op haar beurt de centrifugale kracht, waardoor een vicieuze cirkel ontstaat die uiteindelijk leidt tot trillingen en lawaai, wat de levensduur van de pomp beïnvloedt. Daarnaast hebben ook factoren zoals losse koppelingspennen en slijtage van rubberen ringen die niet tijdig worden vervangen invloed op de werking van de pomp.
Hydraulische olie tank
De belangrijkste functies van de hydraulische olie-tank in een hydraulisch systeem zijn: het opslaan van olie, warmte afvoeren, lucht die in de olie aanwezig is scheiden en schuim vermijden.
Bij het kiezen van een olie tank is de eerste overweging de capaciteit: voor mobiele installaties geldt doorgaans 2-3 keer de maximale debietcapaciteit van de pomp, en voor vaste installaties 3-4 keer. Ten tweede dient men rekening te houden met het oliepeil in de tank: wanneer alle hydraulische cilinders van het systeem volledig uitgeschoven zijn, mag het oliepeil in de tank niet onder het minimumpeil zakken; wanneer de cilinders ingetrokken zijn, mag het peil het maximumpeil niet overschrijden. Tot slot dient men de constructie van de olietank te overwegen: de schotten in traditionele olietanks kunnen vuil niet effectief bezinken, daarom dient er een verticaal schot langs de longitudinale as van de tank geïnstalleerd te worden. Tussen dit schot en de eindplaat van de tank moet een opening aanwezig zijn, zodat de ruimtes aan weerszijden van het schot met elkaar verbonden zijn. De aanzuig- en afvoeropening van de hydraulische pomp worden aangebracht aan het einde van het schot dat niet verbonden is, zodat de afstand tussen de aanzuig- en terugloopolie zo groot mogelijk is. Tegelijkertijd kan de tank ook beter warmte afvoeren.
Oliefilter
Over het algemeen hebben verontreinigingen met een deeltjesgrootte van minder dan 10 μ μm weinig invloed op de pomp, maar wanneer de deeltjesgrootte groter is dan 10 μ μm, met name wanneer deze 40 μ μm overschrijdt, zal dit aanzienlijk invloed hebben op de levensduur van de pomp. Vaste verontreinigingsdeeltjes in hydraulische olie versnellen gemakkelijk slijtage aan de oppervlakken van relatief bewegende onderdelen binnen de pomp. Daarom moet een oliefilter worden geïnstalleerd om de mate van olieverontreiniging te verlagen. De aanbevolen filtratienauwkeurigheid is als volgt: 10~15 μ μm voor zuigerpompen met asverdeling, 25 μ μm voor lamellenpompen en 40 μ μm voor tandwielpompen. Het gebruik van hoogwaardige oliefilters kan de levensduur van hydraulische pompen aanzienlijk verlengen.
De functie van hydraulische motoren
Een hydraulische motor is een werkzaam element dat de drukenergie van een vloeistof omzet in mechanische energie, waarbij koppel en draaibeweging worden geleverd, en neemt een belangrijke plaats in binnen hydraulische systemen.
Hydraulische motoren worden over het algemeen onderververdeeld in twee typen: lage-torsie en hoge-torsie. In de afgelopen jaren, met de voortdurende ontwikkeling van hydraulische technologie naar hogere druk en hoger vermogen, en aangezien mensen steeds meer aandacht besteden aan milieubescherming, worden er eisen gesteld aan hydraulische actuatoren zoals lage geluidsproductie, geringe vervuiling en vlotte werking. Daarom zijn motoren met hoge torsie uitgegroeid tot één van de ontwikkelingstrends.
Vanuit het oogpunt van energieomzetting zijn hydraulische pompen en hydraulische motoren omkeerbare hydraulische componenten: het invoeren van werkvocht in een willekeurige hydraulische pomp kan deze omzetten in een hydraulische motor in bedrijfstoestand; omgekeerd kan, wanneer de hoofdas van de hydraulische motor door een exterke koppel wordt aangedreven, deze ook worden omgezet in een hydraulische pomp in bedrijfstoestand. Dit komt doordat ze dezelfde basisstructuurelementen bezitten: een afgesloten en periodiek variabel volume, en het bijbehorende olieverspreidingsmechanisme.
De Rol van Hydraulische Pompen in Hydraulische Systemen
Eenvoudig gezegd is een hydraulische pomp een apparaat dat mechanische energie omzet in hydraulische energie. Hydraulische transmissiesystemen gebruiken verschillende soorten hydraulische pompen om de belasting te overwinnen en vermogen te leveren.
Bijvoorbeeld in hydraulische aandrijfsystemen zoals graafmachines, is de hydraulische pomp verantwoordelijk voor het leveren van de druk die nodig is om voertuigen of zware objecten op te tillen. De meeste zware bouwmachines zijn uitgerust met hydraulische pompen, die kerncomponenten zijn van hydraulische systemen.
Naast grote apparatuur bestaan er ook kleinere hydraulische pompen die verschillende hydraulische gereedschappen aandrijven, zoals snijgereedschappen, persen, hydraulische zagen, enz. Al deze gereedschappen zijn afhankelijk van hydraulische pompen om efficiënt te functioneren.
Verschillen Tussen Hydraulische Pompen en Gewone Pompen
Het grootste verschil tussen hydraulische pompen en gewone pompen ligt in hun werkwijze. Gewone pompen houden doorgaans een constante vloeistofstroom aan, terwijl de stroomsnelheid van hydraulische pompen nauw gerelateerd is aan de belastingsdruk.
Bovendien verschillen hun functies: hydraulische pompen moeten de druk overwinnen die wordt opgewekt door de systeembelasting, terwijl gewone pompen alleen verantwoordelijk zijn voor het continu vervoeren of circuleren van vloeistof.
De functie van een hydraulische motor
Een hydraulische motor is een roterend werkend component, ook wel een roterende actuator genoemd. De belangrijkste functie hiervan is het omzetten van hydraulische energie in mechanische energie om de belasting in beweging te brengen.
Het uitgangsvermogen van een hydraulische motor wordt bepaald door de drukval en de stroomsnelheid van de hydraulische olie. Met andere woorden, het uitgangsvermogen van een hydraulische motor is recht evenredig met het toerental.
Het samenwerkingsprincipe van hydraulische pompen en hydraulische motoren
Nu we de functies van hydraulische pompen en hydraulische motoren begrijpen, laten we kijken hoe ze samenwerken in een systeem:
Eerst zet de hydraulische pomp mechanische energie van een aandrijfmotor (zoals een elektromotor of dieselmotor) om in hydraulische energie, die aanwezig is in de vorm van stromende hydraulische olie.
Vervolgens ontvangt de hydraulische motor de door de hydraulische pomp gegenereerde hydraulische energie en zet deze opnieuw om in mechanische energie, die wordt gebruikt om de belasting aan te drijven en werk uit te voeren.
Nadat dit omzettingsproces door de hydraulische motor is voltooid, beschikt het gehele systeem over de mechanische energie die nodig is om taken uit te voeren. Hydraulische systemen worden veel gebruikt in ons dagelijks leven; bijvoorbeeld liften, brandstofpompen en attracties zijn allemaal afhankelijk van de gezamenlijke werking van hydraulische pompen en hydraulische motoren.
Frequently Asked Questions (FAQ)
1. Wat is het verschil tussen een hydraulische pomp en een hydraulische motor?
Antwoord: Een hydraulische pomp zet mechanische energie om in hydraulische energie (onder druk staande vloeistof), terwijl een hydraulische motor hydraulische energie weer omzet in mechanische energie (koppel en roterende beweging).
2. Wat zijn de belangrijkste typen hydraulische motoren?
Antwoord: Hydraulische motoren worden voornamelijk ingedeeld in twee categorieën:
Lage Snelheid Hoge Koppel (LSHT) Motoren
Hoge Snelheid Lage Koppel (HSLT) Motoren
Daarnaast zijn er op basis van constructie tandwielmotoren, lamellenmotoren en zuigermotoren (inclusief axiale en radiale zuigertypen).
3. Wat zijn de gangbare typen hydraulische pompen en hun indelingsmethoden?
Antwoord: Hydraulische pompen worden over het algemeen op de volgende twee manieren ingedeeld:
Stroomregelbaarheid: Variabele pompen (instelbaar) en vaste pompen (constante stroom)
Constructietype: Tandwiel-pompen, lamellenpompen, zuigerpompen.
Tandwielpompen: kleine afmetingen, eenvoudige structuur, lage kosten, maar hoge slijtage en lekkage.
Plunjerpompen: gelijkmatige stroom, vlotte werking, weinig geluid, hoger rendement dan tandwielpompen, maar complexe structuur.
Cilinderpompen: hoog volumetrisch rendement, geringe lekkage, kunnen werken onder hoge druk, geschikt voor hoogvermogen systemen, maar hoge kosten en hoge eisen aan olieschoonheid.
4. Wat zijn de componenten van een hydraulische pompinstallatie?
Antwoord: Een hydraulische pompinstallatie omvat over het algemeen:
Koppeling (verbindt de aandrijfas en de pompas)
Hydrauliekolietank (voor het opslaan van olie, warmteafvoer, luchtscheiding en het verminderen van schuim)
Filter (vermindert vastere verontreinigende deeltjes in de olie)
Om de betrouwbaarheid van het systeem te waarborgen, moet correcte uitlijning van de koppeling worden gegarandeerd, evenals passende capaciteit en structuur van de olietank, en dient men filters met de juiste precisie te selecteren.
5. Welke rol speelt een hydraulische motor in het systeem?
Antwoord: Een hydraulische motor ontvangt vloeistof onder druk, zet hydraulische energie om in mechanische energie en levert koppel en draaibeweging. Het uitgangsvermogen hangt af van de drukval van de vloeistof en de stroomsnelheid, dus wanneer de stroomsnelheid of druk verandert, zal de motoroutput dienovereenkomstig veranderen.
6. Hoe werken hydraulische pompen en hydraulische motoren samen?
Antwoord: In een hydraulisch systeem:
De hydraulische pomp zet de mechanische energie geleverd door de aandrijfmotor (zoals een elektromotor of diesel motor) om in vloeistofenergie.
De hydraulische motor ontvangt deze vloeistof onder druk en zet deze terug om in mechanische energie om de belasting aan te drijven.
Via deze energieomzetting kan het systeem de vereiste mechanische output realiseren.
7. Waarom is de reinheid van olie en filtratie zo cruciaal in hydraulische systemen?
Antwoord: Vaste deeltjes in hydraulische olie (met name die groter dan 10 μ m, in bijzonder groter dan 40 μ m) kan slijtage aan interne onderdelen van pompen en motoren verergeren, wat leidt tot verminderde efficiëntie en levensduur. Het installeren van filters met de juiste precisie (bijvoorbeeld 10-15 μ μm voor zuigerpompen met asverdeling, 25 μ m voor plunjerpompen, 40 μ m voor tandwielpompen) kan de betrouwbaarheid van het systeem effectief waarborgen.
8. Mijn hydraulische pomp maakt geluid of trilt; wat moet ik controleren?
Antwoord: Veelvoorkomende oorzaken zijn:
- Misalignering tussen de pomp en de koppeling/as
- Toerental of belasting die boven de genormeerde waarden uitkomt
- Luchtinname of cavitatie in de aanzuigleiding
- Slechte olieschoonheid of onjuiste hoeveelheid/soort olie
- Slijtage of beschadiging aan de koppeling of interne pompcomponenten
Het aanpakken van deze problemen helpt om lawaai en trillingen te verminderen en de levensduur van de pomp te verlengen.
9. Genereert een hydraulische pomp druk in het systeem?
Antwoord: Eigenlijk niet helemaal. De primaire functie van een hydraulische pomp is het genereren van flow; druk ontstaat pas wanneer deze flow weerstand ontmoet in het systeem (zoals belasting, kleppen of actuatoren). Daarom is het onjuist om de drukgeneratie uitsluitend toe te schrijven aan de pomp.
10. Welke efficiëntie-metrics bestaan er voor hydraulische pompen en motoren?
Antwoord: Belangrijke efficiëntie-metrics zijn:
- Volumetrische efficiëntie: Daadwerkelijke flow ÷ Theoretische doorstroming
- Mechanische/Hydraulische efficiëntie: Theoretisch koppel ÷ Daadwerkelijk koppel (of gerelateerd aan mechanische verliezen)
- Totale efficiëntie: Volumetrische efficiëntie × Mechanische/Hydraulische efficiëntie