EN
I en tidigare artikel diskuterade vi hydraulpumpsystem och deras övergripande arbetsprincip. För att kort repetera: ett hydraulsystem är en drivteknik som överför energi med vätska som medium. Den omvandlar den mekaniska energin från en elmotor till vätskeenergi, som sedan överförs till utförandedelarna genom vätskan. De främsta komponenterna i ett hydraulsystem inkluderar hydraulpumpar, utförandedelar (hydraulmotorer), ventiler och oljetankar.
Den här artikel kommer att fokusera på hydrauliska pumpar och hydrauliska motorer, och förklara hur de fungerar tillsammans i ett hydrauliskt system. Vi börjar med den hydrauliska pumpen.
Klassificering av hydrauliska motorer
Hydrauliska motorer är generellt uppdelade i två stora kategorier:
Lågvarv Högmoment (LSHT) Hydrauliska Motorer
Högvarv Lågmoment (HSLT) Hydrauliska Motorer
Att välja en lågvarv hydraulisk motor gör det möjligt för systemet att leverera högre moment vid lägre hastigheter. Inom dessa två kategorier kan de ytterligare klassificeras efter konstruktionen i kuggmotorer, skivmotorer och kolvmotorer. Kolvmotorer kan ytterligare delas in i axialkolvmotorer och radialkolvmotorer.
Klassificering av hydrauliska pumpar
Vanliga typer av hydrauliska pumpar inkluderar:
1. Efter förmågan att justera flöde:
Variabla pumpar — Utväxlingsflöde kan justeras efter behov
Fast deplacementsspumpar — Utväxlingsflöde är konstant
2. Efter uppbyggnad: Tandhjulspumpar, skopumpar, kolvpumpar
Tandhjulspumpar: Små i storlek, enkel konstruktion, låga krav på oljens renlighet och låg kostnad; dock påverkas pumpaxeln kraftigt av obalanserade krafter, lider av allvarlig slitage, och har stort läckageflöde.
Skopumpar: Kan delas in i enkelverkande och dubbelverkande typer. De har jämnt flöde, jämn drift, låg ljudnivå samt högre tryck och volymetrisk verkningsgrad jämfört med tandhjulspumpar, men deras konstruktion är mer komplicerad än tandhjulspumpars.
Kolvpumpar: Hög volymetrisk verkningsgrad, lågt läckage och kan arbeta vid högt tryck, vilket gör dem lämpliga för hydraulsystem med stor effekt. De har dock en komplicerad konstruktion, höga krav på material och bearbetningsnoggrannhet, hög kostnad och ställer också höga krav på oljens renlighet.
Sammansättning av hydraulpumpar
Hydraulpumpar består i allmänhet av tre huvuddelar: kopplingar, hydrauloljetankar och filter.
Kopplingar
Drivaxeln på en hydraulpump kan inte tåla radiella eller axiala krafter, så det är inte tillåtet att direkt montera remskivor, kugghjul eller kedjehjul på axelns ände. Vanligtvis ansluts drivaxeln till pumpens drivaxel genom en koppling.
Om, på grund av tillverkningsorsaker, koaxialiteten mellan pumpen och kopplingen överskrider standarden och det finns ett avvikelser vid monteringen, kommer centrifugalkraften att öka när pumpens varvtal ökar, vilket kan orsaka deformation av kopplingen. Denna deformation ökar ytterligare centrifugalkraften, vilket skapar en ond cirkel som slutligen leder till vibrationer och buller, vilket påverkar pumpens livslängd. Dessutom påverkar faktorer som lösa kopplingsstift och slitna gummiringar som inte byts ut i tid också pumpens drift.
Hydrauloljetank
De främsta funktionerna hos hydrauloljetanken i ett hydraulsystem är: att lagra olja, avge värme, separera luft innesluten i oljan och eliminera skum.
När man väljer en oljetank är den första överväganden dess kapacitet: för rörlig utrustning är den vanligtvis 2–3 gånger pumpens maximala flödeshastighet, och för fast utrustning 3–4 gånger. För det andra bör man ta hänsyn till oljenivån i tanken: när alla hydraulcylindrar i systemet är fullt utsträckta får oljenivån i tanken inte understiga miniminivån; när cylindrarna dras in får nivån inte överskrida maxnivån. Slutligen bör man överväga oljetankens konstruktion: skotten i traditionella oljetankar kan inte effektivt avsätta smuts, därför bör ett vertikalt skott installeras längs tankens longitudinella axel. Det bör finnas en glänt mellan detta skott och tankens slutplåt, så att utrymmena på båda sidor om skottet kan kommunicera. In- och utloppshamnarna för hydraulpumpen placeras i änden av skottet som inte är ansluten, så att avståndet mellan inlopp och retur olja blir så stort som möjligt. Samtidigt kan oljetanken också bättre avge värme.
Olje filter
Allmänt har föroreningar med en partikelstorlek på mindre än 10 μ m liten inverkan på pumpen, men när partikelstorleken är större än 10 μ m, särskilt om den överstiger 40 μ m, kommer det att påverka pumpens livslängd avsevärt. Fastpartiklar i hydraulolja tenderar att snabbt öka slitage på ytor hos delar som rör sig i förhållande till varandra inuti pumpen. Därför måste ett oljefilter installeras för att minska graden av oljeförorening. Den rekommenderade filtreringsprecisionen är följande: 10–15 μ m för axialkolvpumpar, 25 μ m för skovelpumpar och 40 μ m för tandhjulpumpar. Användning av högprestanda oljefilter kan betydligt förlänga livslängden för hydraulpumpar.
Funktionen hos hydraulmotorer
En hydraulmotor är en verkningsdel som omvandlar en vätskas tryckenergi till mekanisk energi, vilket ger ut torque och rotationsrörelse, och har en viktig position i hydraulsystem.
Hydraulmotorer delas vanligtvis in i två typer: lågmoment och högmoment. Under de senaste åren, med den kontinuerliga utvecklingen av hydraulteknik mot högt tryck och hög effekt samt ökad uppmärksamhet på miljöskydd, har kraven på hydrauliska aktuatorer blivit strängare vad gäller egenskaper som lågt buller, låg förorening och jämn drift. Därför har högmotormotorer blivit en av utvecklingstrenderna.
Ur energiomvandlingsperspektiv är hydraulpumpar och hydraulmotorer omvändbara hydrauliska komponenter: om arbetsvätska matas in i vilken hydraulpump som helst kan den omvandlas till driftsfall som en hydraulmotor; omvänt, när huvudaxeln på hydraulmotorn roteras av ett yttre vridmoment, kan den också omvandlas till driftsfall som en hydraulpump. Detta beror på att de har samma grundläggande strukturella element: en tätningsbar volym med periodiskt varierande storlek och motsvarande oljedistributionsmekanism.
Hydraulpumpars roll i hydrauliska system
Med andra ord är en hydraulpump en anordning som omvandlar mekanisk energi till hydraulisk energi. Hydrauliska transmissionsystem använder olika typer av hydraulpumpar för att övervinna belastningar och uppnå effektuttag.
Till exempel, i hydrauldrivna system som grävmaskiner, ansvarar hydraulpumpen för att tillföra det tryck som krävs för att lyfta fordon eller tunga föremål. De flesta tunga byggnadsmaskiner är utrustade med hydraulpumpar, vilka är kärnkomponenter i hydrauliska system.
Förutom större utrustning finns det även mindre hydraulpumpar som används för att driva olika hydraulverktyg, såsom skärverktyg, pressar, hydrauliksågar med mera. Alla dessa verktyg är beroende av hydraulpumpar för att fungera effektivt.
Skillnader mellan hydraulpumpar och vanliga pumpar
Den största skillnad mellan hydrauliska pumpar och vanliga pumpar ligger i deras arbetsmetoder. Vanliga pumpar håller vanligtvis en konstant vätskeflöde, medan flödeshastigheten för hydrauliska pumpar är nära relaterad till belastningstrycket.
Dessutom skiljer sig deras funktioner åt: hydrauliska pumpar måste övervinna trycket som genereras av systembelastningen, medan vanliga pumpar endast ansvarar för att kontinuerligt föra eller cirkulera vätska.
Funktionen av en hydraulmotor
En hydraulmotor är en roterande arbetsdel, även känd som en roterande aktuator. Dess huvudfunktion är att omvandla hydraulisk energi till mekanisk energi för att driva lasten att röra sig.
Uteffekten från en hydraulmotor bestäms av tryckfallet och flödeshastigheten av hydrauloljan. Med andra ord är uteffekten från en hydraulmotor direkt proportionell mot dess varvtal.
Det samverkansprincip för hydrauliska pumpar och hydraulmotorer
Efter att vi har förstått funktionerna av hydraulpumpar och hydraulmotorer, låt oss titta på hur de samverkar i ett system:
Först omvandlar hydraulpumpen mekanisk energi från en primärdriver (som till exempel en elmotor eller dieselmotor) till hydraulisk energi, som finns i form av strömmande hydraulolja.
Därefter tar hydraulmotorn emot den hydrauliska energi som genererats av hydraulpumpen och omvandlar den tillbaka till mekanisk energi, vilken används för att driva lasten och utföra arbete.
När denna omvandlingsprocess har slutförts av hydraulmotorn har hela systemet den mekaniska energi som krävs för att utföra uppgifter. Hydraulsystem används brett i vårt dagliga liv; till exempel använder hissar, bränsleutgivare och nöjesanläggningar alla den samverkande verkan av hydraulpumpar och hydraulmotorer.
Frågor som ofta ställs (FAQ)
1. Vad är skillnaden mellan en hydraulpump och en hydraulmotor?
Svar: En hydraulpump omvandlar mekanisk energi till hydraulisk energi (tryckförsedd vätska), medan en hydromotor omvandlar hydraulisk energi tillbaka till mekanisk energi (vridmoment och rotation).
2. Vilka är de främsta typerna av hydromotorer?
Svar: Hydromotorer delas huvudsakligen in i två kategorier:
Lågvarvshögmomentmotorer (LSHT)
Högvarvslågmomentmotorer (HSLT)
Dessutom inkluderar de efter konstruktion: tandhjulsmotorer, skovelmotorer och kolvmotorer (inklusive axiella och radiala kolvtyper).
3. Vilka är de vanligaste typerna av hydraulpumpar och deras klassificeringsmetoder?
Svar: Hydraulpumpar klassificeras vanligtvis på följande två sätt:
Flödesreglerbarhet: Variabla pumpar (justerbara) och fasta pumpar (konstant flöde)
Konstruktionstyp: Tandhjulspumpar, skovelpumpar, kolvpumpar.
Gearpumpar: Liten storlek, enkel struktur, låg kostnad, men hög slitage och läckage.
Fläkelpumpar: Enhetlig flöde, jämn drift, låg ljudnivå, högre verkningsgrad än gearpumpar, men komplex struktur.
Pumpar med kolvar: Hög volymetrisk verkningsgrad, låg läckage, kan arbeta vid högt tryck, lämplig för högeffekt system, men hög kostnad och höga krav på oljens renhet.
4. Vilka är komponenterna i ett hydrauliskt pumpsystem?
Svar: Ett hydrauliskt pumpsystem inkluderar vanligtvis:
Koppling (ansluter drivaxeln och pumpaxeln)
Hydraulikoljetank (förvaring av olja, värmeavgivning, avlägsnande av luft och borttagning av skum)
Filter (minskar partiklar från fasta föroreningar i oljan)
För att säkerställa systemets tillförlitlighet är det nödvändigt att säkerställa korrekt justering av kopplingen, lämplig kapacitet och struktur av oljetanken samt val av filter med rätt precision.
5. Vilken roll spelar en hydraulmotor i systemet?
Svar: En hydraulmotor tar emot vätska under tryck, omvandlar hydraulisk energi till mekanisk energi och ger ut moment och roterande rörelse. Motorns effektuttag beror på vätskans tryckfall och flödeshastighet, så när flödet eller trycket ändras kommer motorns utmatning att ändras därefter.
6. Hur fungerar hydraulpumpar och hydraulmotorer tillsammans?
Svar: I ett hydraulsystem:
Hydraulpumpen omvandlar den mekaniska energin från kraftkällan (till exempel en elmotor eller dieselmotor) till vätskeenergi.
Hydraulmotorn tar emot denna vätska under tryck och omvandlar tillbaka den till mekanisk energi för att driva lasten.
Genom denna energiomvandling kan systemet uppnå den nödvändiga mekaniska effekten.
7. Varför är oljens renlighet och filtrering så avgörande i hydraulsystem?
Svar: Fast partiklar i hydraulolja (särskilt de som är större än 10 μ m, särskilt större än 40 μ m) kan förvärra slitage på interna komponenter i pumpar och motorer, vilket minskar effektivitet och livslängd. Att installera filter med lämplig precision (t.ex. 10–15 μ m för axialkolvpumpar, 25 μ m för skopumpar, 40 μ m för tandhjulpumpar) kan effektivt säkerställa systemets tillförlitlighet.
8. Om min hydraulpump gör ljud eller vibrerar, vad bör jag kontrollera?
Svar: Vanliga orsaker inkluderar:
- Felriktningsfel mellan pumpen och kopplingen/skruvaxeln
- Hastighet eller belastning som överstiger märkvärden
- Luftinträde eller kavitation i sugsidan
- Dålig oljerenhet eller felaktig mängd/typ av olja
- Slitage eller skador på koppling eller interna pumkomponenter
Att åtgärda dessa problem bidrar till att minska buller, vibrationer och förlänga pumpens livslängd.
9. Skapar en hydraulpump tryck i systemet?
Svar: Egentligen inte helt. Den primära funktionen hos en hydraulpump är att generera flöde; tryck uppstår endast när detta flöde möter motstånd i systemet (såsom belastning, ventiler eller aktuatorer). Därför är det felaktigt att enbart tillskriva pumpen för tryggenerering.
10. Vilka effektivitetsmått finns det för hydraulpumpar och motorer?
Svar: Viktiga effektivitetsmått inkluderar:
- Volymetrisk verkningsgrad: Verkligt flöde ÷ Teoretisk flödeshastighet
- Mekanisk/hydraulisk verkningsgrad: Teoretisk vridmoment ÷ Verkligt vridmoment (eller relaterat till mekaniska förluster)
- Total verkningsgrad: Volymetrisk verkningsgrad × Mekanisk/hydraulisk verkningsgrad