راهنمای اندازه گیری واحد برق هیدرولیک: محاسبات کلیدی، فرمول ها و نکات انتخاب

در میان سؤالاتی که اغلب از خریداران واحدهای برق هیدرولیک می شنویم، یکی از آنها برجسته است: "چه اندازه ای نیاز دارم؟" معمولاً با فهرستی از ابعاد سیلندر، سرعت بلند کردن هدف و منبع نیرو وارد می‌شود. پاسخ کوتاه: اندازه واحد را حول سه عددی که بر هر چیز دیگر حاکم است - جریان، فشار، و چرخه کار اندازه گیری کنید. جریان سرعت را تعیین می‌کند، فشار نیرو را تعیین می‌کند، و چرخه وظیفه تعیین می‌کند که واحد چقدر گرما باید دفع کند. هر انتخاب دیگری، از جابجایی پمپ گرفته تا قدرت موتور و حجم مخزن، از این سه نشأت می گیرد.

این راهنما شما را از طریق یک توالی اندازه‌گیری عملی با فرمول‌ها، نمونه‌های کار شده و معیارهای انتخاب راهنمایی می‌کند که می‌توانید مستقیماً در سکوهای بالابر، تجهیزات اتصال، ماشین‌ابزار، بالابرهای دم و بسیاری از کاربردهای دیگر اعمال کنید. هدف ساده است: به شما یک واحد قدرت با اندازه صحیح - نه دستگاهی که بیش از حد ساخته شده باشد، قدرت کمتری داشته باشد یا مستعد گرم شدن بیش از حد باشد.

قبل از شروع: سه عدد حاکم

هر تمرین اندازه گیری واحد قدرت هیدرولیک به سه عدد حاکم کاهش می یابد. سرعت جریان که بر حسب لیتر در دقیقه بیان می شود، سرعت امتداد سیلندر یا چرخش موتور هیدرولیک را کنترل می کند. فشار که بر حسب میله بیان می شود، میزان نیرویی که محرک می تواند وارد کند را کنترل می کند. چرخه وظیفه، که به صورت درصد بیان می شود، بار حرارتی را که مخزن، خنک کننده و اجزا باید جذب کنند، کنترل می کند. هنگامی که این سه ثابت شدند، جابجایی پمپ، قدرت موتور، اندازه سوپاپ و حجم مخزن همگی حسابی می شوند.

یک میز بالابر را در نظر بگیرید که به یک حرکت 500 میلی متری، زمان بلند کردن پنج ثانیه و نیروی کاملاً بارگذاری شده 20 کیلو نیوتن نیاز دارد. غریزه معمولی می‌گوید: «برای ایمن بودن یک موتور بزرگتر بخرید». محاسبات داستان متفاوتی را نشان می دهد: جریان حدوداً 18.7 لیتر در دقیقه، فشار به حدود 64 بار و قدرت صحیح موتور تقریباً 2.2-3 کیلو وات است. انتخاب یک موتور 4 کیلووات یا 5.5 کیلووات 30 تا 50 درصد به هزینه اضافه می‌کند، مصرف برق بی‌حرکت را افزایش می‌دهد و اغلب گرمای بیشتری نسبت به تولید واقعی سیستم در چرخه معمولی تولید می‌کند. شروع با سه عدد حاکم این نوع ضایعات را قبل از وقوع از بین می برد.

پارامترهای کلیدی اندازه در یک نگاه

جدول زیر پارامترهای اولیه مورد استفاده در اندازه یک واحد قدرت هیدرولیک را خلاصه می کند. این مقادیر برای واحدهای صنعتی و متحرک معمولی در محدوده 0.5 تا 40 لیتر در دقیقه اعمال می‌شود که اکثر سکوهای بالابر، بالابرهای بار، تخته‌های عقب، تراز کننده‌های اسکله، ماشین‌ابزار و سیستم‌های سد راه را پوشش می‌دهد.

در عمل، لازم نیست هر پارامتر را در اولین پاس به طور کامل مشخص کنید. جریان اندازه گیری زیر از سیلندر به پمپ به سمت موتور حرکت می کند تا هر مقدار از مقدار بعدی پشتیبانی کند.

روش اندازه گیری گام به گام

ترتیب اندازه صحیح همیشه با محرک و نمایه حرکت شروع می شود. هیچ رقم قابل اعتمادی را نمی توان برای جریان پمپ یا قدرت موتور محاسبه کرد تا زمانی که سوراخ سیلندر، زمان حرکت، زمان سیکل و بار مشخص شود. مراحل زیر از این ترتیب پیروی می کند.

مرحله 1 - الزامات سیلندر و حرکت را تعیین کنید

مقادیر زیر را برای هر محرک در سیستم بنویسید:

• قطر سوراخ سیلندر (mm) و قطر میله (mm)
• طول ضربه (میلی متر)
• زمان (های) تمدید مورد نیاز و زمان (ها) جمع کردن
• باری که باید جابجا شود (N یا کیلوگرم)، از جمله تلفات اصطکاک یا شیب

برای بالابرهای قیچی یا مکانیزم های کج، نیروی سیلندر مورد نیاز صرفاً تقسیم بار محموله بر ناحیه پیستون نیست. اتصال مکانیکی نیرو را با توجه به زاویه سکو چندین برابر می کند، بنابراین از نمودار بار سازنده یا محاسبه بدنه آزاد برای یافتن بدترین بار سیلندر در نزدیکی موقعیت پایین استفاده کنید.

مرحله 2 - جریان پمپ مورد نیاز را محاسبه کنید

از سطح مقطع سیلندر و حرکت برای بدست آوردن حجم روغن جابجا شده استفاده کنید، سپس بر زمان حرکت مورد نیاز تقسیم کنید:

A = π × D² / 4
V = A × سکته مغزی
Q = V × 60 / تن

جایی که A مساحت پیستون بر حسب سانتی متر مربع، D سوراخ سیلندر بر حسب سانتی متر، کورس به سانتی متر، V حجم جابجا شده بر حسب میلی لیتر (cm³)، t زمان گسترش بر حسب ثانیه، و Q نرخ جریان بر حسب L/min است.

نمونه کار شده: یک سیلندر سوراخ 63 میلی متری با کورس 500 میلی متری باید در 5 ثانیه گسترش یابد. A = π × 6.3² / 4 = 31.17 سانتی متر مربع. V = 31.17 × 50 = 1558 میلی لیتر. Q = 1558 × 60 / 5 = 18.7 لیتر در دقیقه. یک حاشیه 10 تا 15 درصد برای نشتی داخلی و سایش اضافه کنید: جریان طراحی ≈ 21 L/min.

مرحله 3 - فشار عملیاتی را تعیین کنید

فشار نیرو تقسیم بر مساحت است که بر حسب بار بیان می شود. شامل افت فشار از طریق شیر جهت، شیرهای بازرسی و لوله‌کشی می‌شود که معمولاً 5 تا 10 بار در یک واحد قدرت فشرده اضافه می‌کند.

p (نوار) = F (N) / A (cm²) / 10

با استفاده از همان سیلندر: p = 20000 نیوتن / 31.17 سانتی متر مربع / 10 = 64.2 بار. با تلفات شیر، فشار طراحی حدود 70 بار می شود. شیر تسکین را روی 80 بار تنظیم کنید که تقریباً 15 تا 20 درصد بالاتر از فشار کاری است.

مرحله 4 - جابجایی پمپ و قدرت موتور را انتخاب کنید

در یک سرعت موتور معین، جابجایی پمپ دنده ای به صورت زیر محاسبه می شود:

Vg (cm³/rev) = Q (L/min) × 1000 / (n (rpm) × η _v )

با فرض یک موتور AC 1450 دور در دقیقه و بازده حجمی 0.92 برای یک موتور معمولی پمپ دنده ای : Vg = 21 × 1000 / (1450 × 0.92) = 15.7 cm³ / دور. اندازه استاندارد بعدی را انتخاب کنید، 16 سانتی‌متر بر دور، که تقریباً 21.3 لیتر در دقیقه تولید می‌کند.

قدرت موتور از جریان و فشار ناشی می شود:

P (kW) = p (bar) × Q (L/min) / (600 × η _t )

با راندمان کلی (موتور پمپ) تقریباً 0.85: P = 70 × 21.3 / (600 × 0.85) = 2.92 کیلو وات. a را انتخاب کنید موتور AC 3 کیلو وات ، اندازه استاندارد بعدی بالاتر از 2.2 کیلو وات.

جدول زیر چهار نمونه کار شده را با استفاده از این روش دقیق نشان می دهد. همه مقادیر موتور AC 1450 دور در دقیقه را فرض می کنند و دارای حاشیه جریان 12٪ هستند.

برای یک راه حل منطبق آماده در این محدوده قدرت، بسیاری از خریداران مستقیماً به واحد برق پلت فرم بالابر اختصاصی مراجعه می کنند. این واحدها پمپ، گروه سوپاپ، مخزن و موتور را در یک مجموعه ادغام می کنند و خطر عدم تطابق اجزا را از بین می برند.

واحد قدرت پلت فرم بالابر یکپارچه با جبران فشار این واحد ترکیبی از پمپ، موتور، بلوک شیر و مخزن برای سکوهای بالابر است. شیر جبران فشار آن سرعت فرود را تحت بارهای مختلف ثابت نگه می‌دارد و گزینه‌های موتور و مخزن برای چرخه‌های کاری مختلف مناسب هستند. مشاهده محصول →

مرحله 5 - اندازه مخزن

یک قانون کلی: برای کار صنعتی متناوب، مخزن باید نگه داشته شود 2-3 برابر جریان پمپ در دقیقه؛ برای کار مداوم، 3-5 بار استفاده کنید. در مثال کار شده، یک پمپ 21 لیتری در دقیقه به یک مخزن 40 تا 60 لیتری برای کار مداوم یا یک مخزن 20 لیتری برای کاربردهای سیار کوتاه مدت نیاز دارد. مخزن هم به عنوان جداکننده هوا و هم به عنوان یک هیت سینک عمل می کند، بنابراین کم کردن اندازه آن باعث ایجاد کف و تخریب سریع روغن می شود.

مرحله 6 - شیرها و منیفولد را انتخاب کنید

• شیر تسکین دهنده: در فشار کاری به اضافه 15 تا 20 درصد تنظیم کنید، هرگز در حداکثر توانایی موتور.
• شیر جهت: ظرفیت اسمی باید برابر یا بیشتر از جریان پمپ باشد. منحنی افت فشار را بررسی کنید.
• سوپاپ چک با کارکرد خلبان: به شدت برای مدارهای بالابر برای جلوگیری از رانش سیلندر توصیه می شود.
• طرح بلوک شیر: معابر حفاری شده را کوتاه و مستقیم نگه دارید. خم شدن های تیز باعث افت فشار و گرمای غیر ضروری می شود.

اگر اندازه یک واحد را برای یک ماشین DC یا فشرده می‌کنید، همان فرمول‌ها اعمال می‌شود اما سرعت موتور متفاوت است (معمولاً 2800-4000 دور در دقیقه برای موتورهای DC). جابجایی پمپ در سرعت بالاتر کوچکتر می شود و جریان موتور باید در برابر ظرفیت باتری یا دینام بررسی شود. را اصول اولیه کار یک سیستم هیدرولیک بدون در نظر گرفتن منبع تغذیه یکسان باقی می ماند.

چرخه کار، دمای روغن و کارایی

چرخه وظیفه درصد زمانی است که پمپ در یک دوره کاری عملاً روغن را تحت فشار تحویل می دهد. دستگاهی که به مدت 30 ثانیه کار می کند و سپس 30 ثانیه در حالت بیکار است، دارای چرخه کاری 50 درصدی است. تراز کننده ای که سه بار در ساعت بلند می شود دارای چرخه کاری نزدیک به 2٪ است. رابطه این است:

چرخه وظیفه (%) = t _در / (ت _در t _خاموش ) × 100

راندمان یک واحد قدرت پمپ دنده ای معمولاً 80-90٪ است. انرژی باقی مانده به گرما تبدیل می شود. برای واحدی که 2.68 کیلووات توان هیدرولیک با راندمان 85% تولید می کند، حدود 0.4 کیلووات باید رد شود. در یک مخزن 40 لیتری با همرفت طبیعی، این کار دمای روغن را در شرایط محیطی تا 40 درجه سانتیگراد زیر 70 درجه سانتیگراد نگه می دارد. اگر چرخه کاری بیش از 50٪ باشد، یک خنک کننده روغن اضافه کنید یا حجم مخزن را 20-30٪ دیگر افزایش دهید.

ماشین‌های کار مداوم مانند بالابرهای هیدرولیک بار، بالابرهای پارکینگ و ستون‌های بالابر طولانی مدت اغلب از یک واحد قدرت غوطه ور در روغن ، جایی که موتور و پمپ غوطه ور در مخزن کار می کنند. این طرح بی سر و صدا اجرا می شود، گرما را مستقیماً در روغن پخش می کند و فضای کمتری را نسبت به مخزن و قاب جداگانه اشغال می کند.

نیروگاه هیدرولیک صرفه جویی در انرژی مبتنی بر اکومولاتور این ایستگاه که برای کاربردهای نگهدارنده فشار طولانی مانند مراکز ماشینکاری طراحی شده است، از یک انباشته برای توقف موتور در دوره های بیکاری، مصرف برق قطع، صدا و گرما و در عین حال افزایش عمر تجهیزات استفاده می کند. مشاهده محصول →

AC، DC، یا غوطه ور در روغن: تفاوت در اندازه

فرمول های جریان هسته و فشار برای همه انواع واحد قدرت یکسان است. تفاوت ها در سرعت موتور، کشش جریان و مدیریت حرارت ظاهر می شود.

واحدهای برق AC

واحدهای AC در 1450 دور در دقیقه (4 قطبی، 50 هرتز) یا 1740 دور در دقیقه (4 قطبی، 60 هرتز) کار می کنند. آنها انتخاب پیش فرض برای تجهیزات صنعتی هستند که منبع تغذیه ثابت دارند - سکوهای بالابر، ماشین ابزار، نوار نقاله و تجهیزات اسکله. جدول اندازه در بخش قبل مستقیماً برای واحدهای AC اعمال می شود.

واحدهای برق DC

واحدهای DC از باتری های 12 ولت، 24 ولت یا 48 ولت کار می کنند و در بالابرهای دم، کامیون های پالت، سکوهای بالابر متحرک و تریلرهای خود تخلیه استفاده می شوند. موتورهای DC با سرعت 2800 تا 4000 دور در دقیقه می چرخند، بنابراین جابجایی پمپ برای یک جریان معین تقریباً نصف پمپ دنده ای AC است. جریان موتور یک بررسی حیاتی است:

I (A) = P (W) / (U (V) × η _موتور )

یک موتور 1.5 کیلوواتی در یک سیستم 24 ولت تقریباً 74 A می کشد - سطح مقطع کابل باتری، درجه فیوز و اندازه کنتاکتور باید با آن جریان مطابقت داشته باشد. اگر کاربرد بسیار متناوب و فضا تنگ باشد، ایستگاه پمپ موتور DC فشرده اغلب تمیزترین راه حل بسته بندی است.

واحد میکرو پاور DC فشرده برای سیلندرهای دو اثره این واحد DC که برای فضاهای تنگ ساخته شده است، سیلندرهای هیدرولیک دو کاره را از طریق یک شیر برقی کارتریج تغذیه می کند. با گزینه های 12 تا 48 ولت و بسته بندی فشرده، برای کارهای متناوب در تجهیزات دریایی، خودرو و تدارکات مناسب است. مشاهده محصول →

واحدهای برق غوطه ور در روغن

واحدهای غوطه ور در روغن پمپ، موتور و شیرها را مستقیماً در داخل مخزن قرار می دهند. آنها ساکت‌تر و فشرده‌تر از واحدهای معمولی هستند، و آنها را به گزینه‌ای ثابت برای ستون‌های بالابر هیدرولیک، ستون‌های ضد تروریسم، بالابرهای پارکینگ و آسانسورهای بار هیدرولیک تبدیل می‌کنند. از آنجایی که موتور در روغن قرار دارد، گرما مستقیماً به سیال منتقل می‌شود که باعث بهبود خنک‌سازی در طول چرخه مداوم می‌شود. اندازه مخزن در این واحدها می تواند کوچکتر از قانون 3-5 باشد، زیرا گرمای موتور به جای تابش به داخل کابینت، مستقیماً به روغن وارد می شود.

اشتباهات رایج در اندازه گیری و نحوه اجتناب از آنها

در تجربه ما در حمایت از خریداران هیدرولیک، شش اشتباه بیشتر از هر اشتباه دیگری ظاهر می شود. هر کدام یک علامت قابل پیش بینی و یک پیشگیری مستقیم دارند.

سوالات متداول

مهمترین پارامتر در اندازه گیری یک واحد برق هیدرولیک چیست؟

سه پارامتر مهم جریان، فشار و چرخه وظیفه هستند - اما جریان معمولاً اولین مورد محاسبه است. اگر جریان اشتباه باشد، سرعت محرک اشتباه است و هیچ مقدار تنظیم فشار نمی تواند آن را برطرف کند. ابتدا جریان را درست بگیرید، سپس فشار و چرخه کار را قبل از حرکت به سمت موتور و مخزن تأیید کنید.

چقدر حاشیه باید به دبی محاسبه شده اضافه کنم؟

حاشیه 10 تا 15 درصد برای یک سیستم پمپ دنده ای جدید منطقی است. اگر سیل سیلندر قدیمی است، لوله کشی طولانی است، یا پمپ بیش از 10000 ساعت کار کرده است، موارد بیشتری را اضافه کنید. از 20% تجاوز نکنید مگر اینکه ظرفیت آینده را برنامه ریزی کنید، زیرا جریان اضافی قدرت و هزینه موتور را افزایش می دهد.

آیا می توانم از یک واحد قدرت برای دو ماشین مختلف استفاده کنم؟

فقط در صورتی که هر دو ماشین به جریان، فشار و چرخه کاری یکسانی نیاز داشته باشند. بعید است که دستگاهی که برای پرس آهسته و با نیروی زیاد ساخته شده باشد، یک میز بالابر سریع و کم نیرو را برآورده کند. استفاده از یک واحد برای دو کار، شما را مجبور می‌کند که سرعت یا نیرو را به خطر بیندازید و معمولاً منجر به عملکرد ضعیف یک دستگاه می‌شود.

اگر موتور کمی کوچکتر باشد چه اتفاقی می افتد؟

موتور جریان اضافه را می کشد، گرم می کند و حفاظت اضافه بار حرارتی خود را قطع می کند. تحت عملکرد مداوم، دمای سیم پیچ موتور بالاتر از کلاس رتبه بندی شده است که عمر عایق را کوتاه می کند. در موارد شدید، موتور به طور کامل می سوزد و پمپ نیز ممکن است در اثر لرزش و حفره ناشی از آن آسیب ببیند.

آیا باید یک پمپ دنده ای یا پمپ پیستونی را برای واحد برق خود انتخاب کنم؟

پمپ های دنده ای انتخاب استاندارد برای کاربردهای 50 تا 200 بار و نرخ جریان تا حدود 40 لیتر در دقیقه هستند. آنها ساده، مقرون به صرفه و مقاوم در برابر آلودگی متوسط ​​هستند. پمپ های پیستونی بالاتر از 200 بار یا زمانی که نیاز به کنترل جریان متناسب و جابجایی متغیر باشد، ارزشمند می شوند. برای اکثر کاربردهای بلند کردن و بستن، پمپ دنده ای تعادل صحیح هزینه و قابلیت اطمینان است.

چرا واحد برق من در هوای سرد مدت زیادی طول می کشد تا فشار ایجاد کند؟

روغن سرد ویسکوزیته بسیار بالاتری دارد، گاهی اوقات بالای 400 cSt در دمای 20- درجه سانتیگراد. پمپ برای بیرون کشیدن روغن از مخزن تلاش می کند که منجر به کاویتاسیون و ایجاد فشار کند می شود. دو راه حل معمول است: برای آب و هوای سرد به درجه ویسکوزیته 32 cSt بروید، یا یک بخاری غوطه ور الکتریکی در مخزن اضافه کنید که روغن را قبل از راه اندازی گرم می کند.

چک لیست نهایی پیش سفارش

قبل از ارسال مشخصات به سازنده واحد برق هیدرولیک، این چک لیست را اجرا کنید:

• بررسی نیروی سیلندر در بدترین نقطه عملیاتی، از جمله تلفات اتصال
• زمان چرخه کامل بررسی شد (بسط، جمع کردن، و ساکن)
• دبی پمپ پس از بازده حجمی بیشتر از دبی مورد نیاز است
• قدرت موتور با استفاده از راندمان کل سیستم انتخاب شده است، نه فقط نیروی هیدرولیک
• حجم مخزن با چرخه کار و دمای محیط مطابقت دارد
• تنظیم شیر تسکین 15 تا 20 درصد بالاتر از فشار کاری است
• سطح فیلتراسیون (10-25 میکرومتر) برای نوع پمپ مناسب است
• کشش جریان DC با درجه بندی باتری و فیوز بررسی شد
• خنک کننده یا بخاری روغنی برای شرایط محیطی شدید برنامه ریزی شده است

یک واحد قدرت هیدرولیک با اندازه مناسب سرعت و نیروی مورد نظر را ارائه می دهد، در دمای روغن پایدار کار می کند و انرژی را هدر نمی دهد. چند دقیقه‌ای که صرف این محاسبات می‌شود معمولاً هفته‌ها بعد از عیب‌یابی صرفه‌جویی می‌کند. اگر برای تطبیق یک واحد نیرو با سیلندر و سیکل خاص خود به کمک نیاز دارید، تیم مهندسی ما می‌تواند ارقام شما را بررسی کرده و واحد مناسب را از سری‌های AC، DC یا غوطه‌ور در روغن توصیه کند.