واحد برق هیدرولیک مینی پالت تراک
Cat:واحد برق هیدرولیک سری DC
این واحد قدرت هیدرولیک به طور ویژه برای تمام کامیون های پالت الکتریکی طراحی شده است. از پمپ دنده ای ولتاژ بالا، موتور DC آهنربای دائم و بلوک شیر مر...
See Detailsالف واحد قدرت هیدرولیک (HPU) با استفاده از موتور الکتریکی یا موتور احتراقی برای به حرکت درآوردن یک پمپ هیدرولیک، که سیال را از مخزن می کشد و آن را تحت فشار قرار می دهد، کار می کند. آن سیال تحت فشار سپس از طریق دریچههای کنترل به محرکها - سیلندرها یا موتورهای هیدرولیک - هدایت میشود که انرژی سیال را به نیروی یا حرکت مکانیکی تبدیل میکنند. هنگامی که سیال کار خود را کامل کرد، به مخزن باز می گردد، جایی که قبل از تکرار چرخه فیلتر و خنک می شود.
این فرآیند حلقه بسته به یک واحد فشرده اجازه می دهد تا نیروی عظیمی تولید کند. یک HPU صنعتی استاندارد که در 3000 PSI (207 بار) می تواند ده ها هزار پوند نیروی هل دادن یا کشش را از طریق یک سیلندر نسبتا کوچک وارد کند، به همین دلیل است که سیستم های هیدرولیک همچنان انتخاب غالب در تجهیزات سنگین، پرس های تولیدی، پشتیبانی زمینی هوافضا و کاربردهای دریایی است.
درک نحوه عملکرد یک واحد قدرت هیدرولیک با دانستن اینکه هر جزء اصلی چه کاری انجام می دهد شروع می شود. هر HPU - از یک واحد رومیزی 1 گالنی تا یک بسته برق صنعتی 500 گالنی - شامل همان بلوک های ساختمانی اساسی است.
مخزن منبع سیال هیدرولیک را ذخیره می کند. این صرفاً یک ظرف منفعل نیست. یک مخزن به خوبی طراحی شده اجازه می دهد تا هوای حباب شده از سیال برگشتی خارج شود، سطح کافی برای اتلاف گرما را فراهم می کند و از بافل های داخلی برای جدا کردن خط برگشت از ورودی مکش پمپ استفاده می کند. این جداسازی از ورود مجدد مایع برگشتی داغ و هوادهی به پمپ جلوگیری می کند. قوانین اندازه گیری مخزن حجم مایع برابر با سه تا پنج برابر دبی پمپ در دقیقه ، اگرچه سیستم های با چرخه کاری بالا اغلب نیاز بیشتری دارند.
محرک اصلی انرژی مکانیکی را که پمپ را به حرکت در می آورد، تامین می کند. در کاربردهای صنعتی و ثابت، الف موتور برق سه فاز AC استاندارد است، معمولاً از 1 اسب بخار برای پرس های فروشگاهی کوچک تا بیش از 200 اسب بخار برای خطوط پرس هیدرولیک بزرگ یا ماشین های قالب گیری تزریقی متغیر است. تجهیزات متحرک - بیل مکانیکی، فرمان، جرثقیل ها - از موتور دیزلی خودرو به عنوان محرک اصلی استفاده می کنند، با یک پرتاب برق (PTO) که آن را به پمپ هیدرولیک متصل می کند.
پمپ قلب واحد برق هیدرولیک است. فشار ایجاد نمی کند - جریان ایجاد می کند. فشار تنها زمانی ایجاد می شود که آن جریان با مقاومت (بار) روبرو شود. سه نوع پمپ غالب است:
شیرهای کنترلی تعیین می کنند که مایع کجا می رود، با چه سرعتی حرکت می کند و چه مقدار فشار مجاز است. سه دسته اصلی عبارتند از:
الفctuators are the output devices that convert hydraulic fluid power back into mechanical work. سیلندرهای هیدرولیک ایجاد نیرو و حرکت خطی - امتداد یا جمع کردن یک میله. موتورهای هیدرولیک حرکت چرخشی و گشتاور تولید می کند. انتخاب کاملاً به نوع حرکت مورد نیاز برنامه بستگی دارد.
آلودگی عامل شماره یک خرابی قطعات هیدرولیک است - بررسیهای صنعتی به طور مداوم این را نشان میدهند 70 تا 80 درصد خرابی های هیدرولیک به آلودگی مایعات فیلترها در محل مکش (برای محافظت از پمپ)، فشار (برای محافظت از اجزای پایین دست) و بازگشت (برای تمیز کردن مایع قبل از ورود مجدد به مخزن) قرار می گیرند. رتبه بندی فیلترها برحسب میکرون بیان می شود. بیشتر سیستم ها سطح تمیزی ISO 4406 کلاس 16/14/11 یا بهتر را هدف قرار می دهند.
سیستم های هیدرولیک گرما تولید می کنند - تقریبا 25 تا 30 درصد برق ورودی معمولاً به عنوان گرما در یک سیستم استاندارد از دست می رود. سیالی که در دمای بالای 180 درجه فارنهایت (82 درجه سانتیگراد) کار می کند به سرعت تجزیه می شود و سایش و اکسیداسیون آب بندی را تسریع می کند. خنک کننده های انفجاری هوا یا مبدل های حرارتی آب خنک معمولاً دمای سیال را در محدوده کاری توصیه شده حفظ می کنند 100 درجه فارنهایت تا 140 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد) .
شکستن چرخه عملکرد دقیقاً نحوه عملکرد یک واحد قدرت هیدرولیک را از ابتدا تا انتها مشخص می کند:
همه واحدهای برق هیدرولیک در داخل به یک شکل کار نمی کنند. انتخاب های طراحی به طور قابل توجهی بر عملکرد، کارایی و مناسب بودن برنامه تاثیر می گذارد.
| نوع HPU | نوع پمپ | محدوده فشار معمولی | بهترین برنامه | کارایی |
|---|---|---|---|---|
| جابجایی ثابت، سرعت ثابت | پمپ دنده ای | حداکثر 3000 PSI | جداکننده الوار، تریلرهای تخلیه، آسانسورهای ساده | کم (تلفات بای پس ثابت) |
| جابجایی ثابت، سرعت ثابت | پمپ پره ای | حداکثر 2500 PSI | ماشین ابزار، محیط های کم نویز | متوسط |
| جابجایی متغیر | الفxial piston pump | حداکثر 6000 PSI | پرس، قالب گیری تزریقی، هوافضا | بالا (خروجی با تقاضا مطابقت دارد) |
| HPU درایو با سرعت متغیر (VSD). | پیستون یا دنده جابجایی ثابت | حداکثر 5000 PSI | کاربردهای صنعتی حساس به انرژی | بسیار بالا (سرعت موتور بسته به تقاضا متفاوت است) |
| الفir-driven HPU | الفir-hydraulic intensifier | حداکثر 10000 PSI | گیره قابل حمل، تعمیر و نگهداری هواپیما | جریان کم، فشار بسیار بالا |
در یک HPU با جابجایی متغیر، پمپ به طور خودکار جریان خروجی خود را برای مطابقت با نیاز سیستم تنظیم می کند. هنگامی که یک محرک در موقعیت خود قرار دارد و نیازی به حرکت نیست، پمپ تنها جریان کافی برای حفظ فشار را از کار می اندازد و ارائه می کند. این به طور چشمگیری تولید گرما و مصرف انرژی را در مقایسه با سیستمهای جابجایی ثابت که به طور مداوم جریان اضافی را روی شیر تسکین دور میکنند، کاهش میدهد. سیستم های جابجایی متغیر به خوبی اجرا شده می توانند مصرف انرژی را کاهش دهند 30-50٪ در مقابل طرح های جابجایی ثابت قابل مقایسه
واحد قدرت هیدرولیک VSD به جای تغییر مکان پمپ، سرعت موتور را از طریق یک درایو فرکانس متغیر (VFD) تغییر می دهد. هنگامی که تقاضا کاهش می یابد، موتور به جای اینکه پمپ جریان را دور بزند، کند می شود. این سیستم ها به طور فزاینده ای در تاسیسات صنعتی مدرن محبوب هستند زیرا هم هزینه انرژی و هم سطح نویز را کاهش می دهند - یک HPU مبتنی بر VSD در حالت بیکار می تواند در زیر 65 دسی بل (A) ، در مقایسه با 75-80 dB(A) برای یک واحد معمولی با سرعت کامل.
سیال هیدرولیک بسیار بیشتر از انتقال فشار انجام می دهد. هر پمپ داخلی و اجزای موتور را روغن کاری می کند، گرما را از نقاط اصطکاک دور می کند، از خوردگی جلوگیری می کند و فاصله بین قطعات متحرک را آب بندی می کند. انتخاب و نگهداری سیال مناسب به اندازه انتخاب پمپ مناسب مهم است.
ویسکوزیته مهمترین ویژگی سیال در یک سیستم هیدرولیک است. ISO VG 46 روغن معدنی رایج ترین انتخاب برای HPU های صنعتی است که در محیط های دمای معمولی کار می کنند. ویسکوزیته بسیار کم باعث افزایش نشت پمپ داخلی و تسریع سایش می شود. ویسکوزیته بیش از حد بالا مقاومت را افزایش می دهد، گرمای بیشتری تولید می کند و می تواند پمپ را در راه اندازی سرد از بین ببرد. اکثر سیستم ها محدوده ویسکوزیته را مشخص می کنند 25-54 cSt در دمای عملیاتی .
دلیل استفاده از واحدهای برق هیدرولیک در بسیاری از صنایع به یک مزیت اصلی برمی گردد: هیچ فناوری دیگری چگالی نیروی قابل مقایسه را با هزینه مشابه ارائه نمی دهد . یک واحد قدرت هیدرولیک 10 اسب بخار می تواند بیش از 50000 پوند فوت نیرو از طریق یک سیلندر متوسط تولید کند. یک محرک خطی الکتریکی با ظرفیت نیروی معادل چندین برابر هزینه بیشتری دارد و فضای بسیار بیشتری را اشغال می کند.
ماشین های پرس هیدرولیک ستون فقرات مهر زنی، آهنگری و شکل دهی فلزات هستند. یک پرس هیدرولیک 500 تنی از یک HPU با جریان 3000 تا 5000 PSI برای توسعه تناژ مورد نیاز برای تشکیل قطعات فولادی استفاده می کند. معمولاً ماشینهای قالبگیری تزریقی از HPU برای تولید نیروی گیره استفاده میکنند 100 تا 6000 تن - که نیمه های قالب را در طول تزریق پلاستیک کنار هم نگه می دارد.
هر بیل مکانیکی، بولدوزر و جرثقیل به نیروی هیدرولیک متکی است. یک بیل مکانیکی با اندازه متوسط (کلاس 20 تنی) معمولاً یک HPU را حمل می کند 50-80 گالن در دقیقه در 5000 PSI برای روشن کردن عملکردهای بوم، بازو، سطل و چرخش به طور همزمان. بسته جمع و جور یک HPU اجازه می دهد تا تمام این نیرو در چارچوب چرخشی دستگاه بسته بندی شود.
هواپیماهای تجاری از واحدهای نیروی هیدرولیک داخلی - که اغلب پک های برق هیدرولیک نامیده می شوند - برای کار با سطوح کنترل پرواز، ارابه فرود و معکوس کننده های رانش استفاده می کنند. سیستم هیدرولیک بوئینگ 737 در 3000 PSI و از دو سیستم پمپ موتوری مستقل به علاوه پمپ های پشتیبان الکتریکی استفاده می کند. خودروهای نظامی از HPU ها برای چرخش برجک، تراز کردن سیستم تعلیق و موقعیت یابی سیستم تسلیحاتی استفاده می کنند.
سیستمهای فرمان کشتی (گیرندههای فرمان هیدرولیک)، جرثقیلهای عرشه، بادگیرهای لنگر، و سیستمهای جلوگیری از فوران دریایی (BOP) همگی از HPUهای اختصاصی استفاده میکنند. سیستم های کنترل BOP زیر دریا از HPU هایی استفاده می کنند که قادر به کار در آن هستند 5000 PSI با بانکهای انباشتهای که حتی در صورت خرابی منبع تغذیه اصلی، قابلیت بسته شدن اضطراری را تضمین میکنند.
تراز کننده های اسکله، بالابرهای قیچی، بالابرهای خودرو و کمپکتورهای کامیون زباله همگی از HPU های کوچک تا متوسط استفاده می کنند. یک بالابر خودروی دو پسته با وزن 10000 پوند معمولاً از الف استفاده می کند 2 اسب بخار، HPU 2 گالن عملکرد در 2500-3000 PSI - نشان می دهد که چگونه یک واحد متوسط می تواند بارهای قابل توجهی را هنگام اعمال اندازه سیلندر مناسب تحمل کند.
الف practical grasp of the underlying physics helps operators and engineers size systems correctly and diagnose problems effectively.
قانون پاسکال اصل اساسی است: فشار اعمال شده به یک سیال محدود به طور یکسان در تمام جهات در سراسر سیال منتقل می شود. این چیزی است که به یک پمپ کوچک اجازه می دهد تا نیروی عظیمی را از طریق یک سیلندر با سوراخ بزرگ ایجاد کند - فشار در خروجی پمپ و در صفحه پیستون سیلندر یکسان است، اما نیرو در ناحیه بزرگتر ضرب می شود.
فرمول های هیدرولیکی کلیدی که نحوه عملکرد یک واحد قدرت هیدرولیک را کنترل می کنند:
حتی یک HPU که به خوبی طراحی شده باشد در طول زمان مشکلاتی را ایجاد خواهد کرد. دانستن علائم و علل ریشه ای تشخیص را تسریع کرده و زمان از کار افتادگی را کاهش می دهد.
دمای سیال بیش از حد 180 درجه فارنهایت (82 درجه سانتیگراد) رایج ترین مشکل عملیاتی است. دلایل آن عبارتند از کولر کم حجم، گرفتگی پره های کولر، نشت داخلی بیش از حد در قطعات فرسوده (که انرژی فشار را به گرما تبدیل می کند)، یا قرار گرفتن دریچه تسکین بیش از حد برای کار مداوم. هر 18 درجه فارنهایت (10 درجه سانتیگراد) بالاتر از محدوده دمایی توصیه شده تقریباً سرعت اکسیداسیون سیال و تخریب مهر و موم را دو برابر می کند.
گسترش آهسته سیلندر همراه با فشار نرمال سیستم معمولاً نشان دهنده یک مشکل جریان است - پمپ فرسوده، صافی مکش مسدود شده، یا یک سوپاپ قطع مکش نیمه بسته. نیروی ضعیف در جریان معمولی فشار ناکافی را نشان می دهد - تنظیم سوپاپ کمکی را بررسی کنید و به دنبال بای پس داخلی سیلندر (کاهش مهر و موم پیستون فرسوده) باشید. یک پمپ تحویل کمتر از 85 درصد جریان نامی آن در فشار عملیاتی معمولاً به دلیل جایگزینی یا بازسازی است.
کاویتاسیون - جایی که پمپ نمی تواند منبع سیال کافی دریافت کند - صدای جیغ یا ساییدن مشخصی تولید می کند. باعث آسیب سریع پمپ می شود. دلایل آن عبارتند از مسدود شدن فیلتر مکش، ویسکوزیته سیال بیش از حد برای شرایط (به ویژه در هنگام شروع سرد)، یا خط مکش خیلی کوچک یا خیلی طولانی. هوادهی، ناشی از ورود هوا از طریق اتصالات شل در سمت مکش، صدای متفاوتی تولید می کند - بیشتر شبیه ناله یا جغجغه - و باعث رفتار محرک اسفنجی می شود.
نشت مایع هیدرولیک هم یک مشکل تعمیر و نگهداری و هم یک خطر ایمنی است. مهر و موم ها هنگامی که در معرض گرما و مایعات آلوده قرار می گیرند سخت می شوند و می ترکند. مایع هیدرولیک فشار بالا که از طریق پوست از نشتی سوراخ سوزنی در شلنگ تزریق می شود اورژانس پزشکی - حتی زمانی که زخم اولیه جزئی به نظر می رسد، می تواند باعث تخریب جدی بافت شود. بازرسی و تعویض منظم شلنگ به صورت برنامه ریزی شده (معمولاً هر 4 تا 6 سال بدون توجه به ظاهر) یک روش استاندارد در برنامه های تعمیر و نگهداری مسئول است.
اگر سیستم نتواند به تنظیم فشار خود برسد، شیر کمکی ممکن است باز گیر کرده، اشتباه تنظیم شود یا فرسوده شود. فرسودگی پمپ داخلی که باعث بای پس بیش از حد می شود یکی دیگر از دلایل شایع است. ابتدا شیر تخلیه را به طور سیستماتیک بررسی کنید - آن را جدا کرده و فشار خروجی پمپ را مستقیماً آزمایش کنید. یک پمپ خوب باید به راحتی 110 تا 120 درصد فشار نامی سیستم را در آزمایش سر مرده قبل از باز شدن شیر تخلیه بدست آورد.
الف properly maintained hydraulic power unit can deliver 20000 ساعت عمر مفید برای مخزن، شیرها و اجزای اصلی ساختاری. پمپ ها در سیستم های تمیز با سیال به خوبی نگهداری شده معمولاً به 10000 تا 15000 ساعت می رسند. سیستم های نادیده گرفته شده ممکن است در عرض 2000 ساعت به طرز فاجعه باری از کار بیفتند.
اندازه صحیح HPU مستلزم کار بر روی چهار پارامتر به هم پیوسته است: نیروی مورد نیاز، سرعت مورد نیاز، چرخه وظیفه و فشار کاری. نادیده گرفتن هر یک از این موارد منجر به واحدی با اندازه کم می شود که نمی تواند اهداف عملکرد را برآورده کند یا واحد بزرگی که سرمایه و انرژی را هدر می دهد.
با حداکثر باری که محرک باید تحمل کند شروع کنید. 25٪ برای کاهش اصطکاک و فشار برگشتی اضافه کنید. فشار کاری را انتخاب کنید - معمولاً 1500-3000 PSI برای کارهای صنعتی عمومی - و سوراخ سیلندر مورد نیاز را محاسبه کنید: الفrea = Force ÷ Pressure . فشار کاری بالاتر به سیلندرهای کوچکتر و ساختارهای سبک تر اجازه می دهد، اما نیاز به آب بندی بهتر و فیلتراسیون محکم تر دارد.
جریان مورد نیاز (GPM) = مساحت سیلندر (in²) × سرعت مورد نیاز (در دقیقه) ÷ 231. اگر سیلندر باید 12 اینچ در 4 ثانیه (180 اینچ در دقیقه) با سوراخ 3 اینچی (مساحت = 7.07 اینچ مربع) گسترش یابد، جریان مورد نیاز تقریباً است. 5.5 GPM . 10-15٪ برای تلفات شیر و نشت داخلی اضافه کنید.
HP = (PSI × GPM) ÷ (1714 × راندمان کلی). برای سیستمی با 2500 PSI، 5.5 GPM و راندمان 85 درصد، موتور مورد نیاز HP تقریباً است. 9.4 اسب بخار . به اندازه قاب موتور استاندارد بعدی گرد کنید - در این مورد، یک موتور 10 اسب بخار.
الف machine running continuously at full load needs a larger reservoir and more cooling capacity than one cycling 20% of the time with long idle periods. For continuous duty, size the reservoir at پنج برابر دبی پمپ در دقیقه و شامل یک خنک کننده فعال است که حداقل 25٪ از برق ورودی را به عنوان گرما رد می کند.