Khi lựa chọn một nguồn lực thủy lực, áp suất và lưu lượng chỉ là một phần trong thông số kỹ thuật. Nhà sản xuất cũng phải hiểu cách thức thiết bị sẽ hoạt động, tần suất khởi động của động cơ và thời gian nghỉ giữa các chu kỳ hoạt động.
Các điều kiện hoạt động này được mô tả bởi chu kỳ hoạt động của đơn vị nguồn lực thủy lực.
Chu kỳ hoạt động đặc biệt quan trọng vì các nguồn lực thủy lực khác nhau được thiết kế cho các mẫu hoạt động khác nhau. Một Bộ nguồn thuỷ lực mini thường được sử dụng cho các chuyển động ngắn, ngắt quãng, trong khi một Đơn vị nguồn lực thủy lực công nghiệp, còn được gọi là Trạm thủy lực hoặc Trạm nguồn lực thủy lực, có thể được thiết kế để hoạt động trong thời gian dài hoặc trong suốt toàn bộ ca sản xuất.
Tuy nhiên, kích thước sản phẩm không phải là yếu tố duy nhất quyết định chu kỳ làm việc. Động cơ, bơm, bể chứa, van, hệ thống làm mát và mạch điều khiển phải được chọn theo thứ tự máy thực tế.
Chu kỳ hoạt động của đơn vị nguồn lực thủy lực có ý nghĩa gì?
Chu kỳ làm việc của đơn vị nguồn lực thủy lực mô tả mối quan hệ giữa thời gian hoạt động và tổng thời gian của một chu kỳ làm việc hoàn chỉnh.
Nó có thể được tính như sau:
Chu kỳ làm việc (%) = Thời gian hoạt động ÷ Tổng thời gian chu kỳ × 100
Trong phép tính này, “thời gian hoạt động” phải được định nghĩa rõ ràng. Nó có thể ám chỉ đến thời gian động cơ có điện, thời gian bơm hoạt động, hoặc khoảng thời gian mà bơm chịu tải thủy lực. Một động cơ hoạt động trong khi bơm không tải không tạo ra tải nhiệt giống như khi hoạt động ở áp suất tối đa. Để chọn lựa chính xác, nhà sản xuất nên xem xét cả chu kỳ làm việc của động cơ và hồ sơ tải thủy lực.
Ví dụ, khi một động cơ hoạt động trong một phút và sau đó dừng lại trong chín phút, chu kỳ làm việc là:
1 ÷ 10 × 100 = 10%
Đây là một chu kỳ làm việc không liên tục 10%.
Chỉ số phần trăm không đủ để chọn một động cơ hoặc hệ thống thủy lực. Một mô tả đầy đủ về chu kỳ làm việc cũng nên bao gồm:
- Thời gian chạy tối đa trong mỗi chu kỳ
- Thời gian nghỉ giữa các chu kỳ
- Số lần khởi động động cơ mỗi giờ
- Áp suất cần thiết trong suốt quá trình hoạt động
- Thời gian ở áp suất tối đa
- Khoảng thời gian hoạt động có tải và không có tải
- Số giờ hoạt động hàng ngày
- Nhiệt độ môi trường
Ví dụ, sáu giây hoạt động mỗi phút và sáu phút hoạt động mỗi giờ đều tương đương với chu kỳ làm việc 10%. Tuy nhiên, chúng tạo ra tần suất khởi động động cơ và điều kiện nhiệt hoàn toàn khác nhau.
Các phân loại chu kỳ làm việc của động cơ cũng phân biệt giữa hoạt động liên tục và không liên tục. Theo thuật ngữ chu kỳ làm việc của IEC, S1 đề cập đến hoạt động liên tục với tải không đổi đủ lâu để đạt được sự cân bằng nhiệt. S3 đề cập đến các khoảng thời gian hoạt động với tải không đổi liên tiếp theo sau bởi thời gian nghỉ không có điện, miễn là việc khởi động không ảnh hưởng nhiều đến sự tăng nhiệt độ của động cơ. Nếu việc khởi động thường xuyên hoặc kéo dài góp phần đáng kể vào việc làm nóng, S4 hoặc một phân loại chu kỳ làm việc khác phù hợp có thể cần được xem xét.
Chế độ làm việc ngắt quãng trong một đơn vị nguồn lực thủy lực mini
A Bộ nguồn thuỷ lực mini là một nguồn lực thủy lực gọn nhẹ thường được sử dụng khi một máy cần di chuyển thủy lực trong một khoảng thời gian ngắn và sau đó không hoạt động.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
- Xe tải đổ
- Thang nâng đuôi
- Bảng nâng cảng
- Thang nâng kiểu kéo
- Thiết bị nâng phương tiện
- Giá nâng thủy lực
- Nền tảng xử lý vật liệu
- Cổng thủy lực
- Thiết bị kẹp nhỏ
Thứ tự vận hành chính xác của động cơ phụ thuộc vào mạch thủy lực. Trong nhiều ứng dụng chỉ tác động một lần để nâng và giảm bằng trọng lực, động cơ chỉ hoạt động trong quá trình nâng, trong khi việc hạ xuống được kiểm soát thông qua mạch trở lại với động cơ dừng lại. Trong các hệ thống tác động kép, động cơ có thể hoạt động trong cả quá trình kéo dài và thu hồi. Sau khi hoàn thành chuyển động, động cơ thường dừng lại và có thời gian để nguội trước chu kỳ tiếp theo.
Mô hình vận hành ngắt quãng này cho phép một Đơn vị Năng lượng Thủy lực Mini sử dụng một động cơ nhỏ gọn và bể chứa tương đối nhỏ. Do đó, nó có thể cung cấp công suất thủy lực cao từ một không gian lắp đặt nhỏ.
Tuy nhiên, thời gian hoạt động cho phép không được vượt quá.
Một Đơn vị Năng lượng Thủy lực Mini được đánh giá cho hoạt động ngắt quãng ngắn không nên tự động được mong đợi sẽ hoạt động liên tục. Kéo dài thời gian hoạt động của động cơ có thể gây ra nhiệt độ quấn dây quá mức, giảm tuổi thọ động cơ, dầu quá nhiệt, hoặc bảo vệ điện bị ngắt.
Các điều kiện sau đây nên được xác nhận khi chọn một Đơn vị Năng lượng Thủy lực Mini có nhiệm vụ ngắt quãng:
- Điện áp và công suất động cơ
- Thời gian hoạt động tối đa mỗi chu kỳ
- Thời gian nghỉ giữa các hoạt động
- Số lần khởi động mỗi giờ
- Lưu lượng bơm
- Áp suất làm việc đỉnh và bình thường
- Dung tích bể chứa
- Nhu cầu dòng điện động cơ một chiều
- Nhiệt độ môi trường
- Thông gió lắp đặt
Một mức độ 10% hoặc 20% phải luôn được kết nối với một chu trình hoạt động xác định. Nó không nên chỉ được diễn giải là quyền cho phép hoạt động trong 10% hoặc 20% một giờ theo bất kỳ mẫu nào.
Chế độ làm việc liên tục trong một đơn vị nguồn lực thủy lực công nghiệp
Một Đơn vị nguồn lực thủy lực công nghiệp hoặc Trạm Thủy lực thường được sử dụng cho các máy móc hoạt động trong thời gian dài hơn, thực hiện các chu kỳ thường xuyên, hoặc luôn sẵn sàng trong suốt ca sản xuất.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
- máy ép thủy lực
- Dây chuyền sản xuất công nghiệp
- Băng thử nghiệm thủy lực
- Dụng cụ máy
- Thiết bị tái chế và xử lý chất thải
- Máy móc định hình kim loại
- Thiết bị quy trình
- Hệ thống xử lý vật liệu lớn
Một Đơn Vị Nguồn Điện Thủy Lực Công Nghiệp liên tục yêu cầu nhiều hơn một động cơ điện liên tục. Bơm, bể chứa, hệ thống lọc, van, ống mềm, bộ chia, bộ làm mát, và hệ thống điều khiển cũng phải phù hợp cho hoạt động kéo dài.
Thông số kỹ thuật bơm thủy lực thường phân biệt giữa áp suất làm việc liên tục và áp suất gián đoạn hoặc đỉnh. Xếp hạng áp suất tối đa hoặc đỉnh không nên được coi là áp suất làm việc liên tục bình thường. Hoạt động liên tục ở áp suất cao có thể làm tăng sự mài mòn, rò rỉ bên trong, tiếng ồn, nhiệt độ dầu, và nguy cơ hỏng bơm sớm.
Để vận hành liên tục, Trạm Thủy lực cần được đánh giá theo:
- Đánh giá công suất liên tục của động cơ
- Áp lực và tốc độ bơm liên tục
- Công suất thủy lực trung bình và tối đa
- Khả năng tản nhiệt của bể chứa
- Lọc hồi và áp suất
- Nhiệt độ dầu thủy lực
- Mất áp suất van
- Công suất làm mát
- Yêu cầu về độ ồn
- Điều kiện hoạt động dự phòng
Công suất liên tục không nhất thiết có nghĩa là bơm phải luôn hoạt động với tải tối đa trong mọi thời điểm.
Trong các giai đoạn chờ, kẹp hoặc giữ áp suất, hệ thống có thể sử dụng mạch giải phóng, bơm bù áp, bình tích năng lượng hoặc biến tần tốc độ bơm để giảm tiêu thụ năng lượng không cần thiết.
Kiểm soát tốc độ biến thiên có thể giảm tốc độ động cơ khi lưu lượng tối đa không cần thiết. Điều này hạn chế dòng chảy thừa qua các van an toàn và có thể giảm sinh nhiệt trong các giai đoạn giữ áp suất hoặc tải một phần.
Đơn vị nguồn lực thủy lực mini và đơn vị nguồn lực thủy lực công nghiệp
| Yếu tố lựa chọn | Đơn vị nguồn thủy lực mini có công suất làm việc gián đoạn điển hình | Đơn vị nguồn thủy lực công nghiệp có công suất làm việc liên tục điển hình |
|---|---|---|
| Mô hình hoạt động | Thời gian hoạt động ngắn với thời gian nghỉ xác định | Hoạt động lặp lại thường xuyên hoặc kéo dài |
| Loại động cơ phổ biến | Động cơ DC hoặc AC nhỏ gọn | Động cơ AC công nghiệp |
| Chế độ làm việc của động cơ | Thường gián đoạn và cụ thể theo ứng dụng | Thường là S1 hoặc một mức độ làm việc đã được thiết kế khác |
| Bể chứa | Bể chứa nhỏ gọn, kích thước theo ứng dụng | Thiết kế theo cân bằng dòng chảy và nhiệt |
| Làm mát | Thường làm mát tự nhiên cho các chu kỳ ngắn | Phân tích nhiệt; có thể cần làm mát chủ động |
| Phương pháp điều khiển | Kiểm soát bắt đầu-dừng hoặc van đơn giản | Giải phóng, bù áp suất hoặc điều khiển tốc độ biến đổi |
| Các ứng dụng điển hình | Rơmoóc, thang máy, kích và thiết bị nhỏ gọn | Máy ép, dây chuyền sản xuất và băng thử thủy lực |
| Nguy cơ thiết kế chính | Thời gian vận hành kéo dài hoặc khởi động thường xuyên | Sản sinh nhiệt liên tục và tổn thất trong trạng thái chờ |
Bảng này đại diện cho các ứng dụng phổ biến chứ không phải là quy tắc tuyệt đối.
Một Đơn Vị Năng Lượng Thủy Lực Mini có thể được thiết kế cho các khoảng thời gian hoạt động lâu hơn khi động cơ, bơm, bể chứa và hệ thống làm mát hỗ trợ điều đó. Một Đơn Vị Năng Lượng Thủy Lực Công Nghiệp cũng có thể hoạt động gián đoạn khi được sử dụng trong một máy có tần suất sản xuất thấp.
Việc phân loại chính xác do đó phải dựa trên cả cấu trúc sản phẩm và điều kiện vận hành thực tế.
Chu kỳ hoạt động ảnh hưởng đến thiết kế hệ thống thủy lực như thế nào
Lựa chọn động cơ
Động cơ phải được chọn theo thời gian hoạt động, tải, tần suất khởi động, điện áp, nhiệt độ môi trường và khả năng làm mát có sẵn.
Một động cơ có thể đủ khả năng sản sinh công suất cực đại nhưng vẫn không phù hợp nếu nó không thể tản nhiệt trong chu trình máy thực tế.
Đối với các Đơn Vị Năng Lượng Thủy Lực Mini sử dụng động cơ DC, mức tiêu thụ dòng điện và dung lượng pin cũng phải được kiểm tra. Khởi động thường xuyên hoặc hoạt động áp suất cao kéo dài có thể tạo ra nhu cầu điện lớn.
Đối với một Đơn Vị Năng Lượng Thủy Lực Công Nghiệp, động cơ thường nên được đánh giá cho điều kiện vận hành liên tục hoặc định kỳ cần thiết.
Lựa chọn bơm
Bơm phải phù hợp với cả đầu ra thủy lực và thời gian hoạt động.
Dữ liệu bơm quan trọng bao gồm:
- Áp suất liên tục
- Áp suất gián đoạn hoặc cực đại
- Tốc độ định mức
- Tốc độ tối đa
- Dải độ nhớt chất lỏng
- Yêu cầu áp suất đầu vào
- Tuổi thọ dịch vụ dự kiến
- Tính tương thích của chất lỏng thủy lực
Việc sử dụng thông số áp suất tối đa của bơm làm áp suất vận hành bình thường có thể làm tăng độ mài mòn, rò rỉ, tiếng ồn và nhiệt độ.
Bể chứa và nhiệt độ dầu
Một bể chứa không chỉ lưu trữ dầu thủy lực. Nó còn hỗ trợ chuyển giao nhiệt, phân tách không khí, lắng đọng chất ô nhiễm và duy trì điều kiện đầu vào ổn định cho bơm.
Một bể chứa nhỏ gọn có thể phù hợp cho một Đơn vị Nguồn Cấp Thủy Lực Mini chu kỳ ngắn vì hệ thống ngừng lại trước khi nhiệt độ tăng lên đáng kể.
Một Đơn vị Nguồn Cấp Thủy Lực Công Nghiệp yêu cầu một đánh giá nhiệt dựa trên nhiệt phát sinh, diện tích bề mặt bể chứa, nhiệt độ môi trường, hiệu suất thủy lực và số giờ vận hành hàng ngày.
Một bể lớn hơn không tự động giải quyết vấn đề quá nhiệt. Khi những tổn thất năng lượng liên tục vượt quá khả năng tản nhiệt tự nhiên, có thể cần một bộ làm mát không khí-dầu hoặc nước-dầu.
Nhiệt độ dầu cao có thể giảm độ nhớt và tăng tốc độ phân hủy dầu. Khi tốc độ động cơ tối đa và lưu lượng bơm chỉ cần cho một phần chu kỳ máy, một mạch xả tải hoặc điều khiển bơm biến thiên có thể giảm tổn thất chờ và phát sinh nhiệt không cần thiết.
Kiểm soát chờ và giữ áp suất
Một số máy yêu cầu bộ truyền động giữ áp suất trong một thời gian dài mà không có chuyển động.
Trong điều kiện này, bơm không nhất thiết phải giữ tải liên tục chống lại van xả áp.
Tùy thuộc vào ứng dụng, mạch có thể sử dụng:
- Van kiểm tra điều khiển bằng pilot
- Van cartridge ít rò rỉ
- Bình tích áp thủy lực
- Van xả bơm
- Bơm bù áp suất
- Điều khiển bơm biến thiên
Những giải pháp này có thể duy trì điều kiện máy yêu cầu trong khi giảm sử dụng năng lượng và phát sinh nhiệt.
Ví dụ: Tính toán chu kỳ làm việc của Đơn vị Nguồn Cấp Thủy Lực Mini
| Bước máy | Thời gian | Tình trạng động cơ | Tình trạng thủy lực |
|---|---|---|---|
| Nâng nền tảng | 8 giây | Đang chạy | Bơm đã nạp |
| Giữ nền tảng | 20 giây | Đã dừng | Áp lực được giữ bởi van |
| Hạ trọng lực | 12 giây | Đã dừng | Van trả lại mở |
| Thời gian chờ | 60 giây | Đã dừng | Hệ thống nghỉ ngơi |
Thông tin cần thiết để chọn chu kỳ hoạt động chính xác
Trước khi yêu cầu một Đơn vị Nguồn Thủy Lực Mini hoặc Đơn vị Nguồn Thủy Lực Công Nghiệp, hãy cung cấp thông tin sau:
- Áp suất làm việc
- Áp suất tối đa
- Lưu lượng yêu cầu
- Điện áp và tần số động cơ
- Thời gian hoạt động mỗi chu kỳ
- Thời gian nghỉ ngơi mỗi chu kỳ
- Chu kỳ mỗi giờ
- Thời gian chạy liên tục tối đa
- Số giờ hoạt động hàng ngày
- Thời gian ở áp suất tối đa
- Yêu cầu giữ áp suất
- Nhiệt độ môi trường
- Loại dầu thủy lực
- Không gian lắp đặt
- Yêu cầu làm mát
- Phương pháp điều khiển ưa thích
Một chuỗi máy viết thường hữu ích hơn so với một phần trăm chu kỳ làm việc duy nhất.
Đối với mỗi bước máy, xác định áp suất, lưu lượng, thời gian cần thiết và liệu bơm có đang tải, không tải hay dừng.
Những sai lầm thường gặp khi chọn chu kỳ hoạt động
Những sai lầm phổ biến bao gồm:
- Sử dụng Đơn vị Nguồn Thủy Lực Mini liên tục mà không kiểm tra thông số động cơ của nó
- Chọn Đơn vị Nguồn Thủy Lực Công Nghiệp chỉ dựa vào áp suất và lưu lượng cực đại
- Bỏ qua số lần khởi động động cơ mỗi giờ
- Sử dụng áp suất cực đại của bơm như áp suất liên tục
- Giữ bơm được nạp trong thời gian chờ dài
- Giả định rằng một bể chứa lớn sẽ ngăn chặn tất cả sự quá nhiệt
- Xem thường tổn thất áp suất qua van và bộ lọc
- Không xem xét nhiệt độ môi trường cao
- Mô tả chu kỳ làm việc chỉ dưới dạng phần trăm
Những lỗi này có thể dẫn đến việc động cơ quá nhiệt, độ nhớt dầu không ổn định, bơm bị mài mòn sớm, hư hỏng seal, tiêu thụ năng lượng cao và sự ngừng hoạt động không theo kế hoạch của máy móc.
Cách chọn một đơn vị nguồn lực thủy lực mini hoặc công nghiệp
Lựa chọn nguồn điện thủy lực đúng bắt đầu từ chu kỳ máy thực tế. Một Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Mini thường phù hợp cho thiết bị nhỏ gọn cần các chuyển động thủy lực ngắn với các khoảng dừng xác định. Một Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Công Nghiệp hoặc Trạm Thủy Lực thì thích hợp hơn khi máy yêu cầu chu kỳ thường xuyên, hoạt động kéo dài, lưu lượng cao, lọc nâng cao, hoặc làm mát chủ động.
Khi yêu cầu báo giá, hãy cung cấp thời gian hoạt động, thời gian nghỉ, số lần khởi động mỗi giờ, áp suất và lưu lượng cần thiết tại mỗi bước của máy, thời gian giữ áp suất, nhiệt độ môi trường và thời gian chạy liên tục tối đa. Thông tin này cho phép lựa chọn động cơ, bơm, bể chứa, van và hệ thống làm mát theo điều kiện hoạt động thực tế.
Câu hỏi thường gặp
Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Mini có thể chạy liên tục không?
Một Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Mini làm việc theo chu kỳ không nên chạy liên tục trừ khi động cơ, bơm, bể chứa, hệ thống điện và công suất nhiệt của nó đã được thiết kế hoặc xác minh cho hoạt động liên tục.
Chu kỳ làm việc điển hình của Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Mini là gì?
Không có một chu kỳ làm việc nào cho mọi Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Mini. Thời gian hoạt động được phép phụ thuộc vào động cơ, tải trọng, áp suất, bể chứa, nhiệt độ môi trường và thời gian nghỉ. Chu kỳ định mức nên được xác nhận cho mỗi mô hình.
Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Công Nghiệp có thể hoạt động liên tục không?
Có. Một Đơn Vị Nguồn Thủy Lực Công Nghiệp có thể được thiết kế cho hoạt động liên tục khi động cơ, bơm, bể chứa, hệ thống lọc, hệ thống làm mát và điều khiển được lựa chọn đúng cách.
Một Trạm Thủy Lực làm việc liên tục có luôn cần một bộ làm mát không?
Không phải lúc nào cũng vậy. Nhu cầu sử dụng bộ làm mát phụ thuộc vào sự sinh nhiệt của hệ thống và khả năng tản nhiệt tự nhiên. Một phép tính nhiệt hoặc thử nghiệm nhiệt độ hoạt động nên được sử dụng để xác định xem có cần làm mát chủ động hay không.
Chu kỳ làm việc có chỉ liên quan đến động cơ điện không?
Không. Chu kỳ làm việc cũng ảnh hưởng đến bơm, van, cuộn từ, bể chứa, dầu thủy lực, bộ lọc, bộ làm mát, điều khiển điện và nhiệt độ toàn hệ thống.
Kết luận
Chu kỳ làm việc của đơn vị nguồn thủy lực phải được đánh giá trước khi lựa chọn động cơ, bơm, bể chứa và mạch điều khiển.
A Bộ nguồn thuỷ lực mini thường phù hợp với các hoạt động ngắn, gián đoạn trong thiết bị nâng nhỏ gọn và di động. Thiết bị Nguồn Thủy lực Công nghiệp hoặc Trạm Thủy lực thích hợp hơn cho các máy móc yêu cầu chu trình thường xuyên, thời gian hoạt động dài hoặc sản xuất liên tục.
Tuy nhiên, tên sản phẩm một mình không xác định được chu kỳ làm việc chính xác.
Nhà sản xuất nên xem xét thời gian hoạt động, thời gian nghỉ, số lần khởi động mỗi giờ, áp suất, lưu lượng, nhiệt độ môi trường, điều kiện chờ và thời gian chạy liên tục tối đa. Một chuỗi máy được xác định rõ ràng có thể thiết kế một nguồn thủy lực đáng tin cậy, tiết kiệm năng lượng và phù hợp với ứng dụng.
