Témata
Reklama

Regulační pohony hydraulických čerpadel

V posledních letech se hledají možnosti úspor energie i u hydraulických systémů. Tyto pohony jsou pomalu vytlačovány v oblasti menších sil a momentů elektromechanickými pohony. V oblasti vyšších výkonů - desítky a více kW - však hydraulické pohony stále představují hlavní možnost řešení, a to zpravidla ve spolupráci se stále se rozvíjející elektronikou. I tady však už existují čistě elektrická řešení. U vyšších výkonů i několik procent úspor dělá výrazné snížení spotřeby energie.

I v této oblasti udělala firma Parker již řadu kroků – rozšířila typy regulací pístových čerpadel, upravila elektromagnetické a elektrohydraulické rozvaděče pro možnost rekuperativního provozu při potřebě menších sil apod. Další výraznou inovací jsou dále popsané aplikace regulačních pohonů čerpadel. Byla zde s výhodou využita spolupráce divizí hydraulických čerpadel, motorů, ventilů a elektromechanické divize. Její výsledky lze shrnout následovně:

• úspory energie včetně ochrany životního prostředí – nižší spotřeba energie na pracovní cyklus, minimalizace tepelných ztrát a redukce hlukových emisí;
• prostorová optimalizace – větší výkonová hustota vede k menším rozměrům, kompaktní a lehčí řešení;
• úspory nákladů – snížení provozních nákladů vlivem vyšší účinnosti, rychlejší návratnost, jednoduchý přístup – vše od jednoho zdroje.

Reklama
Reklama

Asynchronní elektromotory

V průmyslové hydraulice se od počátku používají k pohonu čerpadel asynchronní elektromotory. Přechod na regulační elektromotory představuje spíše vylepšení než novou generaci řešení systému. U mobilní hydrauliky jsou čerpadla zpravidla poháněna spalovacími motory s určitým pracovním rozsahem otáček. Pouze v některých případech je čerpadlo poháněno elektromotorem, zásobovaným z akumulátoru mobilního zařízení.

Lineární pohyby je možné realizovat elektromechanickými aktuátory nebo hydraulickými válci, které představují levnější řešení – zvláště při počtu více válců a jednoho zdroje tlaku.

Čím rozhýbat válce?

Na trhu je dnes několik principů elektrických motorů, které je možno použít pro pohon hydraulických čerpadel. Jsou to indukční motory, motory s permanentním magnetem a reluktanční motory. Dobrá znalost jejich vlastností je nutná pro syntézu vhodného hydraulického systému.

Objemová asymetrie hydraulického válce s jednostrannou pístnicí může být kompenzována použitím moderního rozvaděče s možností regenerativního zapojení. Tím je možné v některých případech použít čerpadlo s menším geometrickým objemem.

Třífázová síť umožňuje jednoduchý výběr konstantních otáček podle počtu pólů – dvoupólový 2 940, nejrozšířenější čtyřpólový 1 450 a šestipólový 960 ot.min-1. Dnes můžeme mezi síť a motor vložit invertor, který mění frekvenci ze sítě a tím i otáčky elektromotoru. Lze využít nižších i vyšších otáček, než jsou synchronní. Přitom je potřeba zabývat se chlazením elektromotoru. Ventilátor je zpravidla přímo na hřídeli a při malých otáčkách a větším momentu je toto chlazení nedostatečné. To je nutno zvažovat při návrhu velikosti elektromotoru.

Hydrostatické pohony

V hydrostatických pohonech se používá několik typů čerpadel – od zubových přes lamelové až k pístovým. Rozsah otáček se liší nejen podle konstrukce, ale i podle geometrického objemu – se zvětšujícím se geometrickým objemem maximální otáčky klesají. Minimální otáčky závisejí spíše na typu čerpadla než na jeho velikosti. Všechna hydrostatická čerpadla vyžadují určité minimální otáčky, jelikož hydrostatická uložení, kde musí být trvale tlak, nemohou udržovat tlak v klidové poloze.

Návrh čerpadla s elektromotorem začíná u požadovaného průtoku pro zajištění rychlosti pístnic, resp. otáček motorů. Moment pohonu závisí pouze na tlaku a geometrickém objemu čerpadla. Příkon je dán součinem momentu a otáček. Vyšší otáčky dávají vyšší výkonovou hmotnost jak motoru, tak čerpadla.

Regulace je výhodnější

První regulační pohony využívaly čerpadla s vnitřním ozubením, která vyžadují vysoké výrobní přesnosti a dostatečné založiskování hřídele. Výhodnější řešení představují vyvážená lamelová čerpadla (se dvěma sacími i dvěma výtlačnými prostory), která mohou být integrována v elektromotoru s prodlouženou hřídelí. Lamelová čerpadla mohou být i dvojitá a trojitá. Navíc cartridge s různým geometrickým objemem mají stejné vnější rozměry a umožňují tak jednoduchou změnu geometrického objemu. Pro náročnější aplikace je možno s výhodou použít dvojité čerpadlo, a to lamelové čerpadlo s konstantním geometrickým objemem s jeho malými ztrátami při nižším tlaku plus pístové regulační čerpadlo s vysokou účinností při vysokém tlaku.

Sestavení energeticky úsporného systému nelze provádět metodou „pokus-omyl“. Proto Parker vyvinul software DriveCreator, který obsahuje databanku čerpadel, řídicích jednotek – invertorů a elektromotorů, včetně všech potřebných parametrů. Vstupními hodnotami je časový průběh průtoku a tlaku. Systém zvolí jedno čerpadlo nebo kombinaci čerpadel, spočítá potřebný moment a zvolí vhodný elektromotor. Podle pracovního cyklu spočítá teplotu motoru pro trvalý provoz. Podle potřebného příkonu motoru navrhne software i řídicí jednotku – invertor. Tento software je zatím pro interní použití pro návrhy zákazníkům.

Obr. 1. Řídicí jednotky

Řídicí jednotky jsou na obr. 1. Jde o řadu invertorů – 27 velikostí od 2,5 do 590 A – a o řadu jednotek Compax – 9 velikostí od 1,5 do 155 A. Jednotky Compax umožňují spojení se sběrnicovým systémem Profinet, Profibus, DeviceNet, EtherCat a Powerlink.

Obr. 2. Elektromotory

Elektromotory jsou na obr. 2. Mají tři různé konstrukce – standardní asynchronní motor s kruhovou přírubou (od 0,55 do 315 kW), asynchronní motor se čtvercovou přírubou (od 0,63 do 342 kW) a synchronní servomotor Parker (od 0,66 do 270 kW).

Obr. č. 3 Čerpadla

Obr. č. 4 Sestava energeticky úsporného systému.

Na obr. 3 jsou nejpoužívanější čerpadla. Axiální pístové regulační čerpadlo řady PV s řadou geometrických objemů od 16 do 360 cm3.ot.-1 a pracovním tlakem 35 MPa a řada konstantních lamelových čerpadel s geometrickým objemem od 5,8 do 137,5 cm3.ot.-1, s možností dvojitého a trojitého provedení. Součástí čerpadla může být odlehčovací blok nebo by-pass ventil.

Parker Hannifin
www.parker.cz

Reklama
Související články
Pohony a hydraulika

Společnost Gates Corporation je celosvětová diverzifikovaná průmyslová společnost, která poskytuje vyspělá řešení přenosu síly a hydrauliky. Přináší totiž produkty a služby, které snižují celkové náklady na vlastnictví pro širokou řadu aplikací.

Řízení pohybu

Díky ročnímu obratu přes 13 miliard dolarů je společnost Parker Hannifin velkým hráčem na poli technologií a systémů pro řízení pohybu, který poskytuje specializovaná řešení pro komerční, mobilní, průmyslové a letecké obory.

Tradice s novým jménem

Historie společnosti Glentor se pod tímto obchodním jménem datuje od roku 1995, ale tradice výrobního programu v oboru hydraulických a pneumatických systémů, na kterou aktivity Glentoru přímo navazují, sahá až do padesátých let minulého století.

Související články
Modulární lisovací systémy

Od univerzálních standardních lisů až po jednoúčelové speciální lisy - firma TOX Pressotechnik je díky svému modulárnímu systému lisů a pohonů schopna realizovat speciální a úsporná řešení v krátkém čase. Lisy ecoLine je možné sestavit v online konfigurátoru.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Hydraulika a pneumatika. Quo vadis?

Vážení čtenáři, opět po roce se vám dostává do rukou letní vydání magazínu MM Průmyslové spektrum věnované hydraulice a pneumatice. Ve své úvaze se pokusím najít odpověď na úvodní otázku, tedy kam tyto tradiční obory směřují.

Hydrostatika zvyšuje užitnou hodnotu obráběcích strojů

Hydrostatické vedení je jedním z typů lineárních vedení, která se používají u obráběcích strojů. Princip je znám dlouhá léta, přesto lze na komponentech, které zajišťují jeho funkci, stále co vyvíjet a vylepšovat. Příkladem tohoto úsilí je výsledek spolupráce firem Toshulin a Argo-Hytos.

Měření čistoty hydraulických kapalin

Jedním z nepostradatelných mechanických prvků, používaných při konstrukci a stavbě strojů, jsou v současné době hydraulické systémy. Pro své fyzikální vlastnosti byla zpočátku jako fluidní médium využívána voda. Tu postupem času nahradily výkonnější a dokonalejší kapaliny s vlastnostmi nezbytnými pro dlouhodobě spolehlivý provoz stávajících výkonných hydraulických systémů.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

25. mezinárodní konference Hydraulika a pneumatika

Novotného lávka v centru Prahy bude ve dnech 8.–9. června 2022 hostit již 25. mezinárodní konferenci Hydraulika a pneumatika, jejímž cílem je výměna odborných zkušeností a nových poznatků ve výzkumu a vývoji hydraulických a pneumatických prvků a systémů.

Více propojujme vysoké školy s praxí

Profesor Jaroslav Kopáček patří zcela bez pochyb mezi nestory oboru hydrauliky a pneumatiky v naší zemi ve druhé polovině 20. století, a proto mu byla na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2019 v Brně udělena po zásluze Zlatá medaile za celoživotní tvůrčí technickou práci a inovační činy. Při příležitosti ocenění práce pana profesora jsme připravili malý medailonek tohoto skromného a entuziastického člověka. Pan profesor nám při této příležitosti sdělil i několik svých zajímavých postřehů.

Aplikace moderních postupů a technologií v obrábění

Společnost Hofmeister pravidelně svým zákazníkům představuje novinky a inovace nejen vlastní, ale také svých obchodních partnerů. Účast na listopadových zákaznických dnech svědčí o velkém zájmu.

Náklady na vlastnictví zařízení pro montážní procesy

Ve všech průmyslových odvětvích je princip celkových nákladů na vlastnictví (TCO – Total Cost of Ownership) klíčovým faktorem při rozhodování o nákupu nového stroje nebo zařízení. Úvaha založená výlučně na základě pořizovacích nákladů už dávno přestala být dostatečná, pokud se plánuje vyrábět konkurenceschopně v dlouhodobém horizontu. K získání úplného přehledu nákladů zahrnují TCO všechny přímé a nepřímé náklady vzniklé před, během a po zakoupení výrobního zařízení nebo produktu. Kromě skutečných nákladů na pořízení jsou to také položky jako náklady na údržbu a spotřebu energie.

Formule Vector 03 připravena závodit

Ostravský studentský tým představil v pořadí již třetí prototyp formule Vector 03. Tentokrát se tým Formula TU Ostrava zaměřil na vývoj nového pneumatického řazení formule, zavěšení kol a telemetrii.

Umělé svaly, část 2. Pneumatické svaly

V předchozím díle našeho seriálu jsme definovali oblast umělých svalů, dnes se věnujeme svalům pneumatickým. Některé konstrukce již patří do minulosti, některé jsou stále komerčně dostupné na trhu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit