موتورهای پره ای: راه حل های درایو هیدرولیک صاف و با گشتاور بالا

اصل عملکرد یک موتور پره متعادل

یک موتور پره ای برعکس پمپ پره ای کار می کند. روغن تحت فشار وارد پورت های ورودی در حلقه بادامک می شود و به ناحیه در معرض پره هایی که از روتور شکاف کشیده شده اند فشار می آورد. از آنجایی که حلقه بادامک بیضی شکل است و روتور در مرکز قرار دارد، نیروی فشار یک گشتاور نامتعادل بر روی شفت روتور ایجاد می کند. همانطور که روتور می چرخد، پره ها خط حلقه بادامک را دنبال می کنند و مایع مصرف شده به درگاه خروجی منتقل می شود. دو پورت ورودی و خروجی نیروهای هیدرولیکی روی بلبرینگ های روتور را متعادل می کند و بار جانبی شعاعی را که مشخصه موتورهای دنده ای است حذف می کند. این تعادل هیدرولیک چیزی است که به موتور پره چرخش بسیار نرم و عمر باربری طولانی می دهد.

اکثر موتورهای پره صنعتی از طراحی دو پره یا داخل پره استفاده می کنند، که در آن یک پره کوچکتر با فنر در داخل پره اصلی، تماس مداوم با حلقه بادامک را حتی در هنگام راه اندازی، زمانی که نیروی گریز از مرکز وجود ندارد، تضمین می کند. این امر تحویل فوری گشتاور را تضمین می کند و به رفتار عالی موتور در سرعت پایین کمک می کند.

مزایای کلیدی عملکرد موتور پره

گشتاور شروع استثنایی

توانایی ایجاد گشتاور بالا از سرعت صفر جایی است که موتورهای پره می درخشند. از آنجایی که پره ها بر روی حلقه بادامکی که روغن فوری وارد می شود تحت فشار قرار می گیرند، یک موتور پره متعادل این کار را انجام می دهد. 90-95٪ از گشتاور نامی در حال اجرا در هنگام شکست . در مقایسه، یک موتور پیستونی محوری معمولاً 85-90٪ و یک موتور دنده ای فقط 70-80٪ به دست می آورد. در یک وینچ سنگین که باید بار 30 تنی را از حالت توقف خارج کند، این گشتاور تقریباً آنی نیاز به بزرگ کردن موتور را از بین می‌برد و از لغزش بار به عقب در هنگام راه‌اندازی جلوگیری می‌کند.

عملکرد صاف و بدون ریپل با سرعت پایین

موج گشتاور در موتور پره ای معمولاً وجود دارد کمتر از 3 درصد گشتاور متوسط، در مقایسه با 8-15٪ برای موتورهای دنده ای و 2-5٪ برای موتورهای چند پیستونی. این نرمی اجازه می دهد تا عملکرد پایدار در سرعت های پایین به عنوان 10-20 دور در دقیقه بدون حرکت لغزش چوب که سایر انواع موتورها را آزار می دهد. یک کارخانه قالب‌گیری تزریق پلاستیک که درایو پیچ ماشین 450 تنی خود را با موتور پره‌ای مجهز کرد، گزارش داد که می‌توان سرعت پیچ را در حد پایین نگه داشت. در ± 0.5 دور در دقیقه نقطه تنظیم، بهبود ثبات وزن شات توسط 1.2٪ و از بین بردن نوک دمای مذاب ناشی از برش ناهموار.

عملکرد آرام و سازگار با اپراتور

بدون پیستون های رفت و برگشتی که باعث ایجاد ضربان فشار می شوند، موتورهای پره ای صدای قابل شنیدن قابل توجهی کمتری تولید می کنند. سطوح فشار صوتی معمولی در 1 متر هستند 60-72 دسی بل (A) تحت بار کامل، در حالی که یک موتور پیستونی قابل مقایسه ممکن است 78-88 dB(A) تولید کند. در یک برنامه نوار نقاله پردازش مواد غذایی که در آن اپراتورها در چند متری واحد برق هیدرولیک کار می کنند، تغییر از موتورهای پیستونی به موتورهای پره ای سطح صدای محیط را از 85 دسی بل (A) تا کمتر از 75 دسی بل (A) ، حذف الزام اجباری حفاظت شنوایی و کاهش خستگی اپراتور.

مقایسه موتورهای پره: دنده، پره و پیستون

درک اینکه کجا موتورهای پره از جایگزین‌ها بهتر عمل می‌کنند - و جایی که محدودیت‌هایی دارند - برای طراحی مدار هیدرولیک مناسب بسیار مهم است. جدول زیر تفاوت های اصلی را در شرایط عملیاتی صنعتی معمولی نشان می دهد.

موتورهای پره ای به وضوح در کاربردهای کم صدا، گشتاور راه اندازی بالا و کاربردهای کم موج پیشرو هستند، اگرچه آنها اولین انتخاب برای فشارهای بالای 250 بار نیستند. هزینه متوسط ​​و عمر طولانی آنها، آنها را به مقرون به صرفه ترین راه حل در یک دوره مالکیت 10 ساله در سیستم های کار مداوم با فشار متوسط ​​تبدیل می کند.

کاربردهای صنعتی که موتورهای پره غالب هستند

ترکیب منحصربه‌فرد چرخش صاف، گشتاور راه‌اندازی بالا، و عملکرد بی‌صدا، موتورهای پره‌ای را به انتخاب پیش‌فرض در چندین بخش سخت تبدیل می‌کند.

قالب گیری تزریق پلاستیک و اکستروژن

سرعت چرخش پیچ به طور مستقیم بر کیفیت مذاب و وزن شات تأثیر می گذارد. توانایی موتور پره ای برای نگه داشتن ±0.5 دور در دقیقه در طیف وسیعی از سرعت، زمان انعطاف پذیری و دمای مذاب همگن را تضمین می کند. یک تولید کننده اروپایی بسته بندی موتورهای دنده ای را در هشت دستگاه پرس 300 تنی با موتورهای پره ای با واکنش بالا جایگزین کرد و یک کاهش 7 درصدی قطعات رد در سه ماهه اول، هزینه های مقاوم سازی را در کمتر از شش ماه پرداخت می کند.

وینچ ها و کاپستان های عرشه دریایی

وینچ ها حداکثر گشتاور را از یک توقف مرده می طلبند تا بارها را با خیال راحت بلند کنند، اغلب در شرایط مرطوب و شور. مجموعه‌ای از وینچ‌های کشش خط 50 تنی در یک کشتی تحقیقاتی به موتورهای پره متعادل سری VQ ارتقا یافتند. در فشار سیستم 200 بار، هر موتور تولید می کند 93 درصد از گشتاور در حال اجرا در هنگام شکست ، از بین بردن نیاز به سنبله باز کردن دریچه تعادل و دادن کنترل دقیق اینچ به اپراتور هنگام استقرار ابزارهای اقیانوس شناسی حساس.

درایوهای نقاله سنگین و کوره های دوار

نوار نقاله های دراز در معدن و کوره های دوار با قطر بزرگ در کارخانه های سیمان از افزایش سرعت نرم موتورهای پره ای بهره می برند که فشار مکانیکی روی تسمه ها و کوپلینگ ها را کاهش می دهد. یک نوار نقاله سنگدانه 250 متری که قبلاً توسط دو موتور پیستونی هدایت می شد، به دلیل افزایش ناگهانی گشتاور دچار شکست های مکرر در اتصال انعطاف پذیر شد. پس از تعویض به یک موتور پره ای با جابجایی بزرگ با گیربکس سیاره ای، عمر جفت از میانگین افزایش یافت. 4 ماه تا 2 سال ، و صدای موتور در سکوی اپراتور کاهش یافت 68 دسی بل (A) .

بهترین روش های انتخاب و نصب

تطبیق جابجایی و فشار با چرخه وظیفه

موتورهای پره ای در جابجایی های ثابت از 5 تا 300 سانتی متر در هر دور . انتخاب اندازه صحیح نه تنها نیازمند محاسبه حداکثر گشتاور تقاضا بلکه همچنین محاسبات گشتاور پیوسته است. راه اندازی یک موتور پره در اوج فشار برای مدت طولانی، عمر پره و حلقه بادامک را کوتاه می کند. یک دستورالعمل طراحی محافظه کارانه این است که موتور را به گونه ای اندازه کنید که فشار کار مداوم از آن بیشتر نشود 80 درصد از حداکثر امتیاز آن . برای یک پیچ پلاستیکی که به 120 نیوتن متر ثابت در 200 دور در دقیقه نیاز دارد، موتوری با جابجایی تئوری 50 سانتی‌متر مکعب بر دور و درجه فشار 210 بار در حدود 155 بار پیوسته کار می‌کند و یک حاشیه راحت باقی می‌گذارد.

تمیزی مایع غیرقابل مذاکره است

پره های نزدیک و حلقه بادامک به روغن تمیزتری نسبت به موتورهای دنده نیاز دارند. سطح تمیزی هدف برای سیالات مبتنی بر روغن معدنی باید باشد ISO 4406 18/16/13 یا بهتر یک فیلتر برگشتی با جریان کامل با رتبه β10 ≥ 75 و یک فیلتر فشار بالا در پایین دست پمپ به شدت توصیه می شود. در یک مورد مستند، کارخانه‌ای که فیلتراسیون را نادیده می‌گرفت، عمر کارکرد موتور پره خود را کاهش داد زیر 4000 ساعت به دلیل فرسایش نوک پره از ذرات به اندازه سیلت. پس از ارتقاء به فیلتر فشار قوی مطلق 10 میکرومتری، مجموعه موتور بعدی بیش از 20000 ساعت به دست آورد.

فشار خط تخلیه و کیس

موتورهای پره ای نیاز به یک خط تخلیه اختصاصی دارند که مستقیماً به مخزن لوله می شود، بدون فشار برگشتی. حداکثر فشار مورد مجاز معمولاً است 2-3 بار . یک خط تخلیه فشرده یا مسدود شده به سرعت باعث از کار افتادن آب‌بند شفت می‌شود که منجر به نشت خارجی و آسیب احتمالی مسیر پره می‌شود.

روش های تعمیر و نگهداری که عمر سرویس را به حداکثر می رساند

هنگامی که سیستم تمیز نگه داشته می شود و موتور در پوشش طراحی خود کار می کند، فواصل نگهداری پیشگیرانه را می توان به میزان قابل توجهی افزایش داد. گام های عملی زیر نشان داده شده است که موتورهای پره ای را بیش از 25000 ساعت با اطمینان کار می کنند:

• نظارت بر جریان تخلیه کیس به صورت فصلی افزایش تدریجی نشان دهنده سایش نوک پره یا صفحه فشار است. اگر جریان تخلیه بیش از حد باشد 10٪ از جریان نامی موتور ، برای تعویض کارتریج برنامه ریزی کنید.
• هر 500 ساعت یکبار نمونه روغن بگیرید. افزایش تعداد ذرات آهن یا سیلیکون هشدار اولیه ساییدگی بادامک یا تخریب مهر و موم است.
• محفظه موتور را تمیز نگه دارید و نقاط داغ را با یک تصویرگر حرارتی بررسی کنید. اختلاف دما بیش از 10 درجه سانتی گراد بین درگاه های ورودی و خروجی ممکن است سیگنال نشت داخلی بیش از حد باشد.
• فقط از کارتریج های جایگزین اصلی استفاده کنید که شامل پره ها و حلقه های بادامک همسان هستند. مخلوط کردن اجزای سایش قدیمی و جدید می تواند خرابی را تسریع کند.

با پیروی از این دستورالعمل‌ها، اپراتورها به طور مداوم به خدمات طولانی و بدون دردسر دست می‌یابند که موتورهای پره هیدرولیک را به عنوان قابل‌اعتمادترین فناوری درایو چرخشی فشار متوسط ​​موجود امروز تعریف می‌کند.