Dieselmoottorin tehoyksikön opas: tekniset tiedot, hydraulinen integrointi ja ostovinkkejä

Dieselmoottorin voimayksikön valinta hydraulijärjestelmään ei ole vain merkkien välinen vaihtoehto; Se on järjestelmätason päätös siitä, kuinka paljon moottorin tehoa tarvitset, kuinka pumpun iskutilavuus vastaa moottorin kierroslukua ja kuinka hallitset melua ja pakokaasujen vaatimustenmukaisuutta. Liikkuvalla työkoneella tai etätyömaalla työskenteleville laiterakentajille dieselkäyttöinen paketti on edelleen luotettavin tapa tuottaa hydraulista painetta ilman verkkosähköä. Käytännöllisin tapa on määrittää ensin hydraulivirtaus- ja painevaatimukset, laskea sitten moottorin koko ja lopuksi valita asennuksen rajoituksia tukeva voimanlähde. Jos arvioit dieselkäyttöistä pakettia hydrauliikkasovellukseen, älykäs päätös on varmistaa, että moottorin teho ei jää jälkikäteen, vaan sen sijaan vastaa hydraulipiirin vaatimuksia heti ensimmäisestä teknisistä tiedoista lähtien.

Mikä tarkalleen on dieselmoottorin voimayksikkö?

Dieselmoottorin voimayksikkö, jota joskus kutsutaan dieselhydraulivoimaksi, yhdistää dieselmoottorin hydraulipumpulla, kytkimellä, polttoainesäiliöllä, jäähdytysjäähdyttimellä ja ohjausjärjestelmällä yhdeksi luistoksi tai rungoksi. Moottori syöttää mekaanista voimaa vauhtipyörän ja kytkimen kautta pumppuun, joka muuttaa tämän pyörivän energian hydrauliseksi virtaukseksi ja paineeksi. Suurin ero tavalliseen hydraulikoneeseen on voimanlähde: sähkömoottorin sijaan koneessa on polttomoottori, joka voi toimia täysin sähköverkosta riippumatta.

Nämä yksiköt ovat yleisiä laitteissa, kuten kaivinkoneissa, kippiautoissa, siirrettävissä nostolavoissa ja hätähydraulijärjestelmissä. Tyypillinen kokoonpano koostuu seuraavista osista:

• Diesel moottori : päävoimanlähde, yleensä yksisylinterinen tai monisylinterinen turboahdettu diesel.
• Hydraulipumppu : hammaspyörä-, siipi- tai mäntäpumppu, joka muuntaa moottorin vääntömomentin hydraulipaineeksi.
• Kytkentä : joustava tai jäykkä kytkin, joka siirtää tehon moottorista pumppuun.
• Hydrauliöljysäiliö : säiliö huohottimella, tasomittarilla ja paluulinjan suodattimella.
• Jäähdytyspatteri : pitää moottorin jäähdytysnesteen ja hydrauliöljyn turvallisessa lämpötilassa.
• Ohjaussarja : venttiililohko, joka ohjaa virtauksen oikeaan toimilaitteeseen.

Toisin kuin sähkömoottorilla, jolla on kiinteä nopeus- ja vääntömomenttiominaisuus, dieselmoottori tuottaa tehonsa kapeamman kierrosluvun kautta. Tämä ero muokkaa kaikkea pumpun valinnasta hydraulijärjestelmän suunnitteluun.

Kuinka dieselmoottorien voimayksiköt käyttävät hydraulijärjestelmiä

Dieselhydraulipaketin suorituskyky määräytyy moottorin nopeuden ja pumpun iskutilavuuden välisen vuorovaikutuksen perusteella. Hydraulivirtaus lasketaan kaavalla Q = Vp × n / 1000 , jossa Vp on pumpun iskutilavuus kuutiosenttimetreinä kierrosta kohden ja n on moottorin nopeus kierroslukua kohden. Esimerkiksi jos moottori käy nopeudella 1800 RPM ja pumpun iskutilavuus on 60 cc/rp, teoreettinen virtaus on 108 l/min. Todellinen tuotto on hieman pienempi tilavuushyötysuhteen vuoksi, tyypillisesti 90–95 % hammaspyöräpumpulla ja 93–98 % mäntäpumpulla.

Määritä vaadittu moottorin teho käyttämällä kaavaa P = p × Q / (600 × η) , jossa p on paine baareina, Q on virtaus yksikössä L/min ja η on yhdistetty hyötysuhde. 200 baarilla ja 100 l/min teholla 0,85 yhdistetyllä hyötysuhteella vaadittu moottorin teho on noin 39 kW, mikä tarkoittaa, että sinun tulee valita vähintään 40 kW dieselmoottori. Sama periaate pätee, kun pienennät: pieni takalaudan nostin, joka vaatii 60 baaria nopeudella 30 l/min, tarvitsee vain noin 3,5 kW, joten kompakti 10–15 kW moottori tarjoaa runsaasti reserviä.

Hydraulipiirin ja moottorin välinen suhde selitetään yksityiskohtaisesti artikkelissamme hydraulijärjestelmien toimintaperiaate . Tämän linkin ymmärtäminen auttaa sinua välttämään yleisen virheen ostaa tehokkaan moottorin, joka tuottaa enemmän virtausta kuin pumppu pystyy hyväksymään, tai pumpun, joka pysäyttää moottorin hydraulisesti raskaan kuormituksen aikana.

Yksi tärkeä seikka, joka on muistettava, on moottorin vääntömomenttireservi. Järjestelmän suurimmalla paineella dieselmoottorin on silti kyettävä saavuttamaan nimellisnopeus. Jos moottorin nopeus laskee alle noin 1200 rpm kuormitettuna, se tuottaa vähemmän tehoa ja hydraulivirtaus laskee, jolloin sykliaika pitenee. Siksi hyvin suunniteltuun dieselmoottorikäyttöiseen voimayksikköön kuuluu aina momentinmuunnin tai sopiva vaihteenalennus, erityisesti suuritilavuuksisissa mäntäpumpuissa.

Tärkeimmät tekniset tiedot ja valintakriteerit

Ennen kuin teet ostotilauksen, tarkista seuraavat parametrit. Nämä kahdeksan arvoa määrittävät, toimiiko yksikkö odotetulla tavalla koneessasi.

Moottorin teho on ensimmäinen päätöspiste. Jos tarvitset vain pienen hydraulisylinterin takaluukun tai pienen nostotason käyttämiseen, riittää 15–20 kW dieselmoottori. Monitoimikoneissa, joissa on useita toimilaitteita samanaikaisesti, kannattaa suunnitella 50–100 kW tai enemmän.

Hydraulipumpun iskutilavuus tulee valita vastaamaan käytettävää moottorin nopeusaluetta. Liian suuri pumppu pysäyttää moottorin tai aiheuttaa kavitaatiota; liian pieni pumppu ei tuota tarpeeksi sykliaikaa. Järjestelmän paine määräytyy suurimman kuormituksen mukaan, joka sylintereiden on voitettava. Jos koneesi toimii yli 250 baarin paineissa, mäntäpumput ovat yleensä parempi valinta kuin hammaspyöräpumput, koska mäntäpumput kestävät korkeampia paineita ja tarjoavat paremman hyötysuhteen.

Säiliön tilavuus vaikuttaa lämmönpoistoon. Hyvä nyrkkisääntö on valita säiliön tilavuus, joka on 1–2 kertaa pumpun virtaus minuutissa. 80 l/min pumpulle on tyypillinen 100–160 litran säiliö. Melu on suuri huolenaihe dieselkäyttöisille hydrauliyksiköille, jotka toimivat jalankulkijoiden lähellä tai kaupunkiympäristössä. Normaali dieselmoottori ilman äänieristettyä koteloa voi tuottaa 90–100 dB(A) yhdellä metrillä. Jos tarvitset hiljaisemman toiminnan, harkitse hiljaista koteloa tai öljyllä upotettua voimanlähdettä, joka vähentää hydraulipumpun melua. Ohjeita oikean sähkö- tai dieselkäyttöisen hydrauliikkayksikön valitsemiseen käyttötarkoitukseesi saat meiltä DC-hydraulivoimayksikön valintaopas kattaa täydentävän päätösprosessin akkukäyttöisten ja moottorikäyttöisten järjestelmien osalta.

Dieselkäyttöisten voimayksiköiden yleiset sovellukset

Dieselmoottorien voimayksiköt ja niiden hydrauliset vastineet palvelevat monia aloja, joilla riippumattomuus sähköverkosta on välttämätöntä tai joissa itse laitteet liikkuvat paikasta toiseen. Seuraava luettelo kattaa tyypillisimmät asennukset:

• Siirrettävät nostolaitteet, kuten saksinostimet ja puominostimet
• Itsekuormautuvat kippiperävaunut ja kippiperävaunut
• Hydrauliset perälaudat jakeluautoihin
• Tienhoitolaitteet, kuten linjamerkintäkoneet
• Varahydraulijärjestelmät palontorjuntaan tai pelastukseen
• Maatalouskoneet, kuten viljaperävaunut ja paalivaunut

Yksitoiminen hydraulinen voimayksikkö kippiperävaunuihin Tämä kompakti laite yhdistää hammaspyöräpumpun, tasavirtamoottorin ja venttiililohkon luotettavaan nostoon. Se tarjoaa valinnaisen virtauksen ohjauksen ja säiliömateriaalit erilaisiin perävaunusovelluksiin. Näytä tuote →

Jokaista sovellusta varten hydraulinen voimayksikkö on mitoitettava toimimaan moottorin käyttöjakson aikana. Kun kippiperävaunu pyörittää hydraulisylinteriään, pumpun tarve on ajoittaista ja voi yleensä jakaa moottorin ajoneuvon vetolaitteen kanssa. Sitä vastoin siirrettävä nostolava voi toimia yhtäjaksoisesti pitkiä aikoja, joten lämmön kertyminen ja polttoaineen palaminen ovat tärkeämpiä. Siksi sama alustakäyttöä käyttävä dieselmoottori voi palvella myös hydraulipumppua nivelakselin tai erillisen hydraulivoimayksikön kautta.

Kestomagneettimoottorinen hydraulinen voimayksikkö siirrettäviin hisseihin Tämä kannettaville nostopöydille suunniteltu laite sisältää korkeapaineisen hammaspyöräpumpun ja painekompensoidun kuristusventtiilin tasaisen, hallitun laskeutumisen takaamiseksi. Saatavana useilla moottoreilla ja jännitteillä. Näytä tuote →

Laitteissa, joiden on pysyttävä hiljaa, kuten hydrauliset lastihissit tai pysäköintihallijärjestelmät, öljyyn upotettu rakenne on parempi kuin avorunkoinen dieselmoottori. Öljykylpy vaimentaa pumpun aaltoilua ja vähentää tärinää, ja yhdistettynä suljettuun kuomuun kokonaismelu voidaan pitää alle 70 dB(A) yhdellä metrillä, mikä sopii asuin- tai liikeympäristöön.

Kustannus- ja ylläpitonäkökohdat

Dieselmoottorin voimayksikön kustannukset jakautuvat kolmeen segmenttiin: pääomakustannukset, polttoaine- ja öljykustannukset sekä ylläpitokustannukset. Pieni 20 kW dieselkäyttöinen hydrauliikkayksikkö voi maksaa noin 5 000–10 000 USD, kun taas suuritehoinen 100 kW äänieristetty paketti voi nousta 50 000 USD tai enemmän.

Polttoainetaloudellisuus riippuu käyttökertoimesta. Dieselmoottorin ominaiskulutus on noin 200–240 g/kWh täydellä kuormituksella. Jos koneesi käy keskimääräisellä 40 kW:lla 8 tuntia, kulutat dieseliä noin 64–77 litraa vuorokaudessa. Tyypillisellä polttoainehinnalla 1,1–1,3 dollaria litralta päivittäiset polttoainekustannukset putoavat 70–100 dollariin. Hydrauliöljy on ylimääräinen käyttökustannus, joka jää usein huomiotta. 100 litran hydraulikoneisto tarvitsee määräajoin öljynvaihdon noin 2 000–4 000 tunnin välein likaantumisesta ja käyttömäärästä riippuen.

Dieselmoottorin huoltovälit ovat tyypillisesti 250–500 tuntia öljyn ja suodattimen vaihdoissa, 1 000–2 000 tuntia polttoainesuodattimissa ja 10 000–20 000 tuntia suurissa huolloissa. Hydraulijärjestelmä itsessään vaatii puhtautta. Tukkeutunut paluulinjan suodatin on yksi yleisimmistä vikatiloista hydraulipumpun vian jälkeen. Säiliön ilmansuodattimen pitäminen puhtaana on yksinkertainen mutta tehokas huoltovaihe.

Toiminnassa, jossa melu tai energiankulutus on ratkaiseva tekijä, energiaa säästävä hydraulinen voimayksikkö, jossa on säädettävä nopeuspumppu tai kuorman tunnistava ohjaus, voi vähentää polttoaineen kulumista 20–30 % kiinteätilavuuksiseen pumppujärjestelmään verrattuna. Tämä on erityisen tärkeää sovelluksissa, jotka toimivat pitkiä tunteja ilman kykyä sammuttaa moottoria.

Diesel vs. sähkövoima: Kukin voimansiirto voittaa

Valinta dieselkäyttöisen ja täyssähköisen järjestelmän välillä riippuu usein siitä, onko koneesi paikallaan vai liikuteltavana. Seuraavassa vertailussa on yhteenveto tärkeimmistä kompromisseista.

Jos koneesi liikkuu työmaalla eikä voi olla riippuvainen verkkoliitännästä, dieselvaihtoehto on usein ainoa käytännöllinen vaihtoehto. Jos laitteet sijaitsevat tehdashallissa tai varastossa, sähkömoottori tai hiljainen öljyyn upotettu hydrauliikkayksikkö tarjoaa alhaisemman melun ja nolla pakokaasua. Sekaympäristössä jotkut laitevalmistajat yhdistävät dieselmoottorin sähkömoottoriin pumpun pyörittämiseksi, mikä tarjoaa molempien maailmojen parhaat puolet: polttoaineen riippumattomuuden matkustamiseen ja puhtaan kaupunkikäytön sisäkuormaukseen.

Integrointivinkkejä dieselmoottoreille ja hydraulisille voimayksiköille

Dieselmoottorin integrointi hydrauliseen voimayksikköön on tekninen tehtävä, joka vaatii huomiota useisiin yksityiskohtiin. Yleisimmät virheet ovat karkea pumpun valinta, virheellinen kytkimien kohdistus ja alimitoitettu öljysäiliö. Käsittele nämä asiat vaihe vaiheelta:

1. Valitse suora kytkin tai joustava kytkin oikealla linjauksella. Virheellinen kytkin voi aiheuttaa tärinää ja ennenaikaisen laakerin vioittumisen.
2. Pumpun syöttöjohdon säiliöön tulee olla mahdollisimman lyhyt ja halkaisijaltaan mahdollisimman suuri kavitaation välttämiseksi, erityisesti kun dieselmoottori käy suurella nopeudella.
3. Asenna säiliöön korkealaatuinen paluulinjan suodatin ja huohotin pitääksesi järjestelmän puhtaana.
4. Harkitse asennussuuntaa. Joissakin hydraulisissa voimayksiköissä on öljyun upotettu rakenne, jossa pumppu upotetaan öljyyn melun vähentämiseksi ja pumpun käyttöiän pidentämiseksi. Tämä kokoonpano toimii hyvin dieselkäyttöisten pakettien kanssa, joiden on oltava hiljaisia.
5. Yhdistä moottorin kierrosluku pumpun nopeuden kanssa. Monien dieselmoottoreiden nimellisnopeus on 1500-2200 rpm, kun taas hydraulipumput voivat yleensä toimia jopa 3000 rpm:n nopeuksilla. Jos moottorin nopeus on liian alhainen, saatat tarvita suuremman pumpun iskutilavuuden vaaditun virtauksen saavuttamiseksi.
6. Tarkista, onko dieselmoottorissa tarpeeksi tehoreserviä. Suositeltu varamarginaali on vähintään 15–20 % lasketun hydraulitehon yläpuolella pumpun kulumisen, painehäviöiden ja kylmäkäynnistysvastuksen kattamiseksi.

Akkupohjainen energiaa säästävä hydraulinen tehoyksikkö Tämä asema käyttää akkua ja vähävuotoja komponentteja ylläpitämään painetta mahdollisimman pienellä moottorin toiminnalla, mikä vähentää merkittävästi virrankulutusta ja melua koneistuskeskuksissa. Näytä tuote →

Usein huomiotta jätetty tekijä on hydraulinesteen viskositeetti. Dieselmoottorit käynnistetään usein kylmällä säällä, ja korkeaviskoosinen öljy voi pysäyttää pumpun tai aiheuttaa kavitaatiota alhainen ympäristön lämpötila . Monilaatuisen hydrauliöljyn käyttö, jonka jähmettymispiste on alle -30°C, ja säiliönlämmittimen asentaminen ovat yksinkertaisia ​​tapoja parantaa luotettavuutta kylmällä säällä.

Usein kysytyt kysymykset

1. Mikä on dieselmoottorin voimayksikkö?

Dieselmoottorin voimayksikkö on itsenäinen voimayksikkö, joka koostuu dieselmoottorista, hydraulipumpusta, kytkimestä, nestesäiliöstä ja jäähdytysjärjestelmästä. Se muuntaa dieselpolttoaineen hydrauliseksi energiaksi sylinterien tai hydraulimoottorien käyttämiseksi. Sitä käytetään laajalti liikkuvissa ja kenttälaitteissa, joissa sähköä ei ole saatavilla.

2. Kuinka mitoitan dieselmoottorin hydraulipumpulle?

Aloita vaaditusta virtauksesta ja paineesta. Käytä P = p × Q / (600 × η) löytääksesi tarvittavan moottorin tehon, lisää sitten 15–20 % reservi. Esimerkiksi 200 baaria 80 l/min nopeudella vaatii noin 32 kW teholla 0,85 kokonaishyötysuhteella, joten valitse noin 37–40 kW moottori.

3. Voidaanko dieselmoottorin voimayksikköä käyttää sisätiloissa?

Kyllä, mutta rajoituksin. Diesel pakokaasu sisältää hiilimonoksidia, joten sisäkäyttö edellyttää kunnollista ilmanvaihtoa ja pakokaasujen poistoa. Jos sisäkäyttöä käytetään usein, sähköinen tai öljyllä upotettu hydrauliikkayksikkö on yleensä turvallisempi valinta. Jatkuvassa hiljaisissa sovelluksissa kannattaa harkita hiljaista voimayksikköä, jossa on suljettu moottorin kuomu ja pakokaasun äänenvaimennin.

4. Mitä eroa on avoimella ja suljetulla hydraulipiirillä?

Avoimessa piirissä pumppu imee öljyä säiliöstä ja paluuöljy virtaa takaisin säiliöön. Suljetussa piirissä pumppu ja hydraulimoottori muodostavat silmukan ja pieni latauspumppu kompensoi vuodon. Dieselmoottorien voimayksiköt käyttävät yleensä avointa piiriä yksinkertaisuuden ja huollon helpottamiseksi.

5. Kuinka kauan dieselmoottorin voimayksikkö voi toimia yhtäjaksoisesti?

Hyvin pidetty dieselmoottori voi toimia 24 tuntia vuorokaudessa, mutta jäähdytys ja öljyn lämpötila ovat rajoittavia tekijöitä. Suositeltu hydrauliöljyn maksimilämpötila on noin 60–70°C tavalliselle mineraaliöljylle. Jos öljyn lämpötila jatkuvasti ylittää 80°C, tarvitset suuremman öljysäiliön tai öljynjäähdyttimen.

6. Mitä huoltoa dieselkäyttöinen hydraulikoneisto vaatii?

Päivittäiset tarkastukset sisältävät moottoriöljyn, jäähdyttimen jäähdytysnesteen, hydrauliöljyn ja polttoainetason. Säännöllinen huolto sisältää moottoriöljyn ja suodattimen vaihdon 250–500 tunnin välein, polttoainesuodattimen vaihdon 1000 tunnin välein, ilmansuodattimen puhdistuksen 500 tunnin välein ja hydrauliöljyn vaihdon 2000–4000 tunnin välein. Kytkin ja akselin kohdistus on tarkastettava 1000 tunnin välein.

Avain menestyksekkääseen dieselmoottorin voimayksikköön ei ole ostaa suurinta saatavilla olevaa moottoria, vaan sovittaa teho hydraulitarpeeseen. Jos rakennat liikkuvaa hydraulijärjestelmää, jonka on toimittava itsenäisesti ja luotettavasti etä- tai ulko-olosuhteissa, valitse dieselkäyttöinen yksikkö, jossa on oikean kokoinen pumppu, vankka jäähdytysjärjestelmä ja kohtuullinen melunhallintastrategia. Kun järjestelmän hydrauliosa sovitetaan huolellisesti yhteen moottorin kanssa, koko paketti tarjoaa vuosien luotettavan suorituskyvyn ennakoitavissa olevalla huoltobudjetilla.