El accionamiento directo del motor hidráulico simplifica el diseño de la barredora

Los sistemas hidráulicos son ideales para generar grandes fuerzas o pares altos en paquetes pequeños. Debido a esto, los cilindros y motores hidráulicos se utilizan ampliamente en casi todos los tipos de equipos móviles. Otra gran ventaja de los sistemas hidráulicos es el control de velocidad. Se puede lograr una amplia gama de velocidades en avance o retroceso variando el flujo al motor, el desplazamiento del motor o ambos.

Sin embargo, con toda esta versatilidad, los motores hidráulicos normalmente solo se utilizan para accionar cajas de cambios. Esto se hace a veces para permitir el uso de motores más pequeños. Dado que el motor más pequeño cuesta menos, ayuda a compensar el costo adicional de la caja de cambios. Además, la caja de cambios suele ser una transmisión por engranajes planetarios integrada con la transmisión por rueda. Las unidades de rueda contienen los cojinetes y otros accesorios necesarios para impulsar directamente las ruedas del vehículo.

Con el motor más pequeño funcionando a mayor velocidad, la caja de cambios actúa como reductor de velocidad y multiplicador de par. Muchos motores están diseñados para funcionar con la máxima eficiencia, a velocidades demasiado altas para impulsar directamente las ruedas. Aunque agrega costo y complejidad a la transmisión, la caja de engranajes mantiene la alta eficiencia de la transmisión, lo que se está convirtiendo en un punto de venta cada vez más importante para los fabricantes de equipos.

Otro beneficio de usar una caja de cambios auxiliar es la prevención de cogging. Aunque la mayoría de los motores están diseñados para funcionar de manera más eficiente a velocidades moderadas, también pueden funcionar a velocidades bajas. El problema es que pueden crear pulsaciones de rotación a velocidades más bajas, lo que comúnmente se conoce como ondulación de par o cogging. Bajo carga, el motor puede girar a una velocidad nominal de, por ejemplo, 30 rpm. Sin embargo, la velocidad instantánea puede variar de 27 a 33 rpm. Por ejemplo, si el motor contiene seis cámaras de presión, su velocidad instantánea puede disminuir a 27 rpm y luego acelerar a 33 rpm seis veces por revolución.

El reductor ayuda a reducir el cogging al aumentar la frecuencia de pulsación. Por ejemplo, si el motor produce 6 pulsos por revolución y la caja de cambios reduce la velocidad de 3 a 1, se entregarán 18 pulsos por revolución a las ruedas. Esta pulsación de mayor frecuencia tiene el efecto de hacerlos menos perceptibles. Por lo tanto, permitir que el motor funcione a una velocidad más alta reduce el cogging.

manera más fácil

Por otro lado, muchos diseñadores prefieren el enfoque más simple de usar un motor hidráulico funcionando a la velocidad deseada, eliminando la necesidad de una caja de cambios. Este enfoque ahorra dinero, tiempo de instalación, proporciona un diseño más compacto y reduce el peso del vehículo. Sin embargo, el motor debe poder entregar el par requerido a la velocidad requerida sin un cogging severo.

La gravedad del cogging depende del diseño específico del motor. Aunque dos motores pueden compartir el mismo diseño básico, como un pistón axial o un pistón radial, pueden exhibir dinámicas completamente diferentes. Por lo tanto, es importante estudiar el comportamiento dinámico del motor dentro de los parámetros de la aplicación, no solo las capacidades de presión, par y velocidad.

poner el conocimiento en practica

Elegir un motor para impulsar su barredora RS1301 fue un desafío para los ingenieros de Nilfisk Advance Group, un fabricante de barredoras, aspiradoras y otros equipos de limpieza con sede en Guardamiglio, Italia. Los ingenieros de Nilfisk pueden elegir casi cualquier tipo de motor para su barredora, pero reconocieron que la eficiencia se estaba convirtiendo en una consideración cada vez más importante para los clientes, por lo que decidieron especificar un diseño de motor que funcionara de manera eficiente y sin problemas, o incluso que no velocidadesLos ingenieros optaron por utilizar un par de motores de pistones radiales para impulsar las ruedas delanteras de la barredora, un diseño conocido por su rendimiento de baja velocidad y alta torsión.

El RS 1301 está propulsado por un motor diésel de 67 kW y puede alcanzar una velocidad de 23 km/h. Los ingenieros de Nilfisk eligieron un motor 250-P2G de SAI Spa Hydraulic Motors de Módena, Italia. Estos motores tienen una cilindrada de 251 cc/rev, un par nominal de 3,92 Nm/bar, una presión de pico de 425 bar, una velocidad máxima de 800 rpm y una potencia máxima de 59 kW. Esto proporciona suficiente músculo para expandir la clase del 24%.

Características adicionales

El motor adopta el freno F32 de SAI, que se puede utilizar para el frenado dinámico. También tienen un soporte que acepta cables mecánicos para funciones de estacionamiento y frenado de emergencia.

Una opción útil para los motores de la serie P2G es un sensor de proximidad inductivo, que genera un pulso de 5 veces por cada revolución del motor. Debido a que se conoce el diámetro de las llantas delanteras de la barredora, la frecuencia del pulso se puede diferenciar a lo largo del tiempo para calcular la velocidad del vehículo.

El controlador principal de la barredora realiza este cálculo. También supervisa las funciones hidráulicas y del motor vitales y realiza un seguimiento de los programas de mantenimiento para alertar a la unidad en situaciones como cuando se deben reemplazar los filtros hidráulicos. El controlador también implementa un bloqueo de seguridad para evitar que se abra el panel de acceso mientras la máquina está funcionando.

Para obtener más información sobre los motores hidráulicos SAI y otros productos, llame al (610) 497-0190, envíe un correo electrónico info@saihyd.com , o visitar www.saihyd.com .

Comprender la eficiencia volumétrica

Una especificación importante de cualquier tipo de transmisión de potencia es, por supuesto, la eficiencia. Para los sistemas hidráulicos, entran en juego tanto la eficiencia mecánica como la eficiencia volumétrica. La eficiencia mecánica se refiere a las pérdidas por fricción en el funcionamiento del motor, mientras que la eficiencia volumétrica se refiere a la cantidad de fluido que se filtra desde el interior del área de alta presión dentro del motor hacia el área de baja presión sin producir trabajo útil.

Por ejemplo, si el desplazamiento del motor es igual a 18 galones por revolución y el flujo al motor es de 6 gpm, en teoría debería girar a 48 rpm. En efecto, girará a una velocidad más lenta porque algo de fluido entrará en la bomba, se filtrará entre los espacios dentro de la bomba y saldrá de la bomba sin realizar ningún trabajo. Esta fuga interna generalmente aumenta con el aumento de la carga (presión).

Sin embargo, George H. Morgan, PE, Abogado de Patentes Registrado y Consultor Hidráulico, explica que a una presión determinada, la fuga de un motor en particular permanece relativamente constante, independientemente de la velocidad. Entonces, para el ejemplo recién citado, si el motor gira a 48 rpm, la eficiencia volumétrica será del 100%. Si el motor estuviera girando a una velocidad más realista de 44 rpm, la eficiencia volumétrica sería del 91,67 %, de los cuales 112 fluidos (0,5 gpm) se pierden por fugas internas. Sin embargo, si el flujo al motor se reduce a 3 gpm, la fuga permanecerá en alrededor de 0,5 gpm. Entonces, si el flujo total es solo la mitad, pero la fuga es de 0,5 gpm, la eficiencia volumétrica ahora es del 83,3 %. Morgan dijo que esta ineficiencia volumétrica puede ser un importante contribuyente al cogging de baja velocidad.

Todo esto significa que es probable que el motor esté en línea con la eficiencia anunciada cuando opera a la presión y velocidad anunciadas. Sin embargo, si desea que el motor funcione a una velocidad más baja, espere una caída en la eficiencia general. Cuánto depende del diseño del motor, la calidad de la construcción y variables similares. Por lo tanto, cuando especifique un motor para su aplicación, solicite a su proveedor las especificaciones de rendimiento que correspondan a las velocidades y cargas que espera encontrar.

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