設(shè)計(jì)正確的液壓動(dòng)力裝置的 7 個(gè)技巧
設(shè)計(jì)正確的液壓動(dòng)力裝置的 7 個(gè)技巧
設(shè)計(jì)正確的液壓動(dòng)力裝置可能涉及復(fù)雜的技術(shù)，但并不一定是一個(gè)復(fù)雜的過程。我們的工程師團(tuán)隊(duì)保持簡單，同時(shí)提供包含最新技術(shù)的現(xiàn)代、高效解決方案。本案例研究是與博世力士樂的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系提供給您的。
1. 總體功率和力要求
動(dòng)力單元主要是液壓應(yīng)用的功能驅(qū)動(dòng)單元。為了成功設(shè)計(jì)或確定功率單元的大小，設(shè)計(jì)人員必須知道將驅(qū)動(dòng)什么以及以什么順序驅(qū)動(dòng)。此外，執(zhí)行器的尺寸、數(shù)量、體積和管道的距離須考慮，因?yàn)樗羞@些因素都會(huì)影響容量、功率和力量要求。這也將有助于確定最終的動(dòng)力裝置是否可以使用可配置的或預(yù)先設(shè)計(jì)的裝置來實(shí)現(xiàn)，或者需要一個(gè)獨(dú)特的定制構(gòu)建。預(yù)制單元因制造商而異；但是，超過 100 HP 的驅(qū)動(dòng)器要求通常超出可配置單元的范圍。用于串行設(shè)計(jì)的動(dòng)力裝置，即為特定機(jī)器類型、型號(hào)或框架尺寸定制的動(dòng)力裝置，可以使用配置器或預(yù)先設(shè)計(jì)的裝置來實(shí)現(xiàn)。流量也會(huì)對(duì)動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。雖然公式可以提供有關(guān)水庫大小和安裝泵容量的指導(dǎo)，但設(shè)計(jì)人員還需要考慮回流，或返回水庫的減壓率/流量。高流量或峰值流量的出現(xiàn)，例如蓄能器排放，需要在水庫的建造、尺寸、呼吸和調(diào)節(jié)方面都加以考慮。
二、運(yùn)行環(huán)境及位置
在創(chuàng)建動(dòng)力裝置規(guī)格時(shí)，基本考慮因素似乎很簡單：執(zhí)行器的類型、數(shù)量和尺寸、管線尺寸、流速、預(yù)期壓力、過濾、沉降時(shí)間、內(nèi)部油箱設(shè)計(jì)（例如：莫名其妙）和噪音（結(jié)構(gòu)和空氣傳播）。所有這些因素都會(huì)影響動(dòng)力裝置的尺寸和選擇，以及是否可以使用標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)先設(shè)計(jì)的解決方案。廠房面積的消耗，動(dòng)力裝置是否與機(jī)器底座集成在一起，諸如電力、水、空氣和其他必要公用設(shè)施等輔助支持服務(wù)的考慮是動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)人員必須考慮的其他基本因素，而不僅僅是單個(gè)組件的規(guī)格。但是物理位置和操作環(huán)境可以提供數(shù)量驚人的額外參數(shù)來考慮。環(huán)境溫度、操作條件、海拔和許多其他環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)可能需要在動(dòng)力裝置的規(guī)格中考慮或解決。用于高海拔的動(dòng)力裝置將需要比海平面上的相同裝置更嚴(yán)格地考慮吸入/入口條件。船上或鹽霧環(huán)境？您可能需要特定的海洋 船上或鹽霧環(huán)境？您可能需要特定的海洋 船上或鹽霧環(huán)境？您可能需要特定的海洋
認(rèn)證或特殊環(huán)境涂料。環(huán)境溫度可能需要將增強(qiáng)的加熱或冷卻特性應(yīng)用于設(shè)計(jì)。其他特定于應(yīng)用程序的細(xì)微差別或要求也可能影響使用可配置或預(yù)先設(shè)計(jì)的單元的能力。串行機(jī)器的設(shè)計(jì)或框架尺寸內(nèi)的特定房地產(chǎn)要求、位置或電氣或管道連接可能決定該單元是定制解決方案。動(dòng)力裝置靠近正在完成的最終工作，以及管道或油管的長度，可能會(huì)影響油藏大小，從而使規(guī)模偏向于定制裝置。印刷機(jī)應(yīng)用就是一個(gè)例子，其中動(dòng)力單元可能位于控制執(zhí)行器的坑中，位于“坑”上方的多個(gè)樓層，或位于中心區(qū)域內(nèi)，以“環(huán)形”設(shè)計(jì)為多個(gè)消費(fèi)者提供服務(wù)。諸如此類的空間布置可能會(huì)迅速消除使用預(yù)先設(shè)計(jì)或可配置單元的能力。相反，較小的夾緊單元或?qū)ΜF(xiàn)有車間安裝資本設(shè)備的輔助要求可能是預(yù)制單元的機(jī)會(huì)。雖然可能并不總是被認(rèn)為是“環(huán)境”因素，但可能有“首選”施工指南或工廠“規(guī)格”來決定所選動(dòng)力裝置的類型。汽車公司的規(guī)格很常見，許多其他多地點(diǎn)制造商的規(guī)格也很常見，他們希望確保工廠之間制造系統(tǒng)的一致性，無論地點(diǎn)如何。這種性質(zhì)的規(guī)范通常會(huì)規(guī)范這些設(shè)施中使用的動(dòng)力裝置的類型和變化。其他特定于工廠的考慮因素可能是諸如上鎖掛牌命令、安全或風(fēng)險(xiǎn)考慮等因素，這些因素都可能迫使設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向定制設(shè)計(jì)而不是預(yù)先設(shè)計(jì)。如果功率單元要放置在低風(fēng)險(xiǎn)或安全風(fēng)險(xiǎn)降低的環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員可以利用標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)制功率單元設(shè)計(jì)的快速交付優(yōu)勢。
3. 可維修性/使用壽命均勻
最強(qiáng)大的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)需要維修。動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)者可能會(huì)或可能不會(huì)影響維護(hù)實(shí)踐，或遵守預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃。但是，及時(shí)，組件將需要更換。過濾元件等消耗品需要放置在易于接近的位置，并且隨著流量需求的增長，設(shè)計(jì)人員還必須考慮過濾罐的尺寸以易于處理。即使是很少更換或很少更換的組件也應(yīng)予以考慮。故障的 200HP 電動(dòng)機(jī)將需要可訪問性，并且可能需要龍門起重機(jī)以適應(yīng)拆卸和更換。此外，動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)中的良好做法也可以顯著提高使用壽命，例如，確保管道、管材、軟管具有正確和適當(dāng)?shù)膹澢霃?，并正確夾緊或固定。令人驚訝的是，由于這樣的疏忽，動(dòng)力裝置的使用壽命經(jīng)常被縮短。標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)制單元在這方面具有優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)采用了良好的施工實(shí)踐；然而，后功率單元連接和終端也需要在整個(gè)安裝過程中采用這種適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法。不正確的現(xiàn)場安裝做法可能會(huì)破壞正確設(shè)計(jì)的預(yù)先設(shè)計(jì)或定制設(shè)計(jì)的單元。由于這些裝置可能已服役數(shù)十年，不良做法可能會(huì)在未來幾年困擾設(shè)計(jì)師、維護(hù)人員和工廠經(jīng)理！當(dāng)然，應(yīng)用也將決定組件和流體輸送產(chǎn)品的穩(wěn)健性，因?yàn)樵?1500psi 左右運(yùn)行的系統(tǒng)的規(guī)格要求肯定會(huì)不同于在 5000psi 或更高壓力下運(yùn)行的系統(tǒng)。關(guān)于使用壽命，沖擊可能是影響動(dòng)力裝置壽命和維護(hù)要求的重要因素。設(shè)計(jì)者可能會(huì)或可能不會(huì)影響整個(gè)電路，或用于實(shí)現(xiàn)所需功能的方法，但控制沖擊（例如：減壓、加速、減速、方向變化等）將提高電源的使用壽命單位顯著。
4. 噪聲
預(yù)制或可配置動(dòng)力裝置的制造商可能會(huì)將噪聲數(shù)據(jù)納入其文獻(xiàn)中。通常這些值將是
在特定條件下記錄（也可以在該文獻(xiàn)中定義），以服務(wù)于基準(zhǔn)供應(yīng)商。在許多應(yīng)用中，監(jiān)管機(jī)構(gòu)定義了受限區(qū)域或車間內(nèi)允許的噪音水平。未達(dá)到噪聲法規(guī)的動(dòng)力裝置可能需要個(gè)人防護(hù)設(shè)備，以供在動(dòng)力裝置附近進(jìn)行維護(hù)或工作的人員使用。在這些情況下，預(yù)先設(shè)計(jì)的動(dòng)力裝置可能是一個(gè)有吸引力的解決方案，因?yàn)榭梢栽谝寻l(fā)表的文獻(xiàn)中提供這些數(shù)據(jù)的制造商通常有信心和可信度來執(zhí)行這些測試。這也是這些公司強(qiáng)大的工程深度的標(biāo)志。當(dāng)然，使用自定義單位，預(yù)測噪聲數(shù)據(jù)要困難得多，因?yàn)樽罱K的運(yùn)行環(huán)境和其他因素可能會(huì)影響施工（或安裝）前的噪聲排放。如果噪聲是一個(gè)問題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)查看可能對(duì)噪聲影響最大的選定組件的可用、已發(fā)布數(shù)據(jù)，例如：泵和電機(jī)組件以及安裝條件。然而，無論是定制的還是預(yù)制的，設(shè)計(jì)師仍然需要考慮安裝周圍的環(huán)境。安裝不當(dāng)?shù)脑O(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生與制造商數(shù)據(jù)得出的噪聲預(yù)期相反的結(jié)果。然而，無論是定制的還是預(yù)制的，設(shè)計(jì)師仍然需要考慮安裝周圍的環(huán)境。安裝不當(dāng)?shù)脑O(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生與制造商數(shù)據(jù)得出的噪聲預(yù)期相反的結(jié)果。然而，無論是定制的還是預(yù)制的，設(shè)計(jì)師仍然需要考慮安裝周圍的環(huán)境。安裝不當(dāng)?shù)脑O(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生與制造商數(shù)據(jù)得出的噪聲預(yù)期相反的結(jié)果。
5. 能源效率
功率單元的設(shè)計(jì)者也可能被要求考慮能源效率。雖然使用高效電動(dòng)機(jī)當(dāng)然可以在這個(gè)范圍內(nèi)，但對(duì)組件選擇的額外考慮也會(huì)影響消耗和效率。從組件成本的角度來看，通過泄壓閥進(jìn)行壓力限制的基本固定排量泵可能具有成本效益；但是，在電動(dòng)機(jī) HP 額定值或接近額定值的情況下連續(xù)運(yùn)行可能會(huì)消耗能量，而執(zhí)行的功輸出很少。例如，固定排量型動(dòng)力裝置可為“不經(jīng)常使用”的應(yīng)用提供最佳性價(jià)比，例如立式垃圾打包機(jī)，每天僅使用幾次，每次使用 10-15 分鐘。但對(duì)于具有同時(shí)功能的應(yīng)用，每個(gè)功能的不同壓力和/或流量要求，或者對(duì)于將停留時(shí)間作為占空比的一部分的操作，可變排量泵、變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)的變速驅(qū)動(dòng)解決方案可能會(huì)帶來最大的收益。雖然使用可變排量和/或變速能力的動(dòng)力裝置的組件初始成本可能比更基本的固定泵或安全閥型動(dòng)力裝置的成本更高，但 TCO（總擁有成本）可能更好. 動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)人員可能需要考慮輔助設(shè)備，例如冷卻（例如空氣或水）以及與運(yùn)行冷水機(jī)組相關(guān)的成本，以減少更基本的固定泵或安全閥動(dòng)力裝置產(chǎn)生的熱量。可變排量泵、變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)的變速驅(qū)動(dòng)解決方案可能會(huì)帶來最大的收益。雖然使用可變排量和/或變速能力的動(dòng)力裝置的組件初始成本可能比更基本的固定泵或安全閥型動(dòng)力裝置的成本更高，但 TCO（總擁有成本）可能更好. 動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)人員可能需要考慮輔助設(shè)備，例如冷卻（例如空氣或水）以及與運(yùn)行冷水機(jī)組相關(guān)的成本，以減少更基本的固定泵或安全閥動(dòng)力裝置產(chǎn)生的熱量。可變排量泵、變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)的變速驅(qū)動(dòng)解決方案可能會(huì)帶來最大的收益。雖然使用可變排量和/或變速能力的動(dòng)力裝置的組件初始成本可能比更基本的固定泵或安全閥型動(dòng)力裝置的成本更高，但 TCO（總擁有成本）可能更好. 動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)人員可能需要考慮輔助設(shè)備，例如冷卻（例如空氣或水）以及與運(yùn)行冷水機(jī)組相關(guān)的成本，以減少更基本的固定泵或安全閥動(dòng)力裝置產(chǎn)生的熱量。雖然使用可變排量和/或變速能力的動(dòng)力裝置的組件初始成本可能比更基本的固定泵或安全閥型動(dòng)力裝置的成本更高，但 TCO（總擁有成本）可能更好. 動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)人員可能需要考慮輔助設(shè)備，例如冷卻（例如空氣或水）以及與運(yùn)行冷水機(jī)組相關(guān)的成本，以減少更基本的固定泵或安全閥動(dòng)力裝置產(chǎn)生的熱量。雖然使用可變排量和/或變速能力的動(dòng)力裝置的組件初始成本可能比更基本的固定泵或安全閥型動(dòng)力裝置的成本更高，但 TCO（總擁有成本）可能更好. 動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)人員可能需要考慮輔助設(shè)備，例如冷卻（例如空氣或水）以及與運(yùn)行冷水機(jī)組相關(guān)的成本，以減少更基本的固定泵或安全閥動(dòng)力裝置產(chǎn)生的熱量。
6.成本
平衡成本與穩(wěn)健性和壽命可能需要?jiǎng)?chuàng)新的解決方案，這些解決方案不是預(yù)先設(shè)計(jì)或通過配置器構(gòu)建的，從而推動(dòng)解決方案走向定制和獨(dú)特性。作為貫穿本文的主線，設(shè)計(jì)師應(yīng)該知道許多因素會(huì)影響功率單元的最終性能和長期成本。構(gòu)建動(dòng)力裝置所需組件的購買價(jià)格只是起點(diǎn)，而不是唯一的決策標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于需要長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的工廠設(shè)備，可能在惡劣或困難的環(huán)境中，通過使用低成本組件預(yù)先節(jié)省資金可能會(huì)導(dǎo)致維護(hù)和停機(jī)時(shí)間
成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一開始就優(yōu)質(zhì)組件的初始較高成本。高質(zhì)量的液壓系統(tǒng)可能會(huì)花費(fèi)更多，但您無需花費(fèi)在計(jì)劃外服務(wù)或停機(jī)時(shí)間上的資金即可迅速收回成本。當(dāng)然，在考慮動(dòng)力裝置的成本時(shí)，您需要考慮整個(gè)系統(tǒng)。額外的成本要素將包括支持動(dòng)力裝置的輔助要求，例如結(jié)構(gòu)和支撐（鋁擠壓機(jī)上方的 3,000 加侖儲(chǔ)液器比工廠地板上的 300 加侖儲(chǔ)液器有更多的支持考慮）、位置考慮例如高度、安裝位置（例如工廠地板、機(jī)器框架或中央單元的組成部分）、操作環(huán)境、認(rèn)證和/或安全要求，甚至可能是物理尺寸。是否結(jié)束 像巴拿馬運(yùn)河這樣的大型機(jī)組項(xiàng)目，需要龐大的專家團(tuán)隊(duì)才能按時(shí)完成。功能齊全、復(fù)雜的液壓動(dòng)力裝置應(yīng)針對(duì)功能性和穩(wěn)健性進(jìn)行設(shè)計(jì)。清潔設(shè)計(jì)還必須在需要時(shí)考慮定期維護(hù)和服務(wù)，例如用于容納液體溢出的平臺(tái)，或便于更換過濾器。結(jié)果是一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的、串行的或定制的一次性解決方案，計(jì)算得出一個(gè)成功的動(dòng)力裝置需要對(duì)組件數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序的要求以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于價(jià)格的操作和功能要求進(jìn)行大量解釋和交互獨(dú)立組件。復(fù)雜的液壓動(dòng)力裝置應(yīng)針對(duì)功能性和穩(wěn)健性進(jìn)行設(shè)計(jì)。清潔設(shè)計(jì)還必須在需要時(shí)考慮定期維護(hù)和服務(wù)，例如用于容納液體溢出的平臺(tái)，或便于更換過濾器。結(jié)果是一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的、串行的或定制的一次性解決方案，計(jì)算得出一個(gè)成功的動(dòng)力裝置需要對(duì)組件數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序的要求以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于價(jià)格的操作和功能要求進(jìn)行大量解釋和交互獨(dú)立組件。復(fù)雜的液壓動(dòng)力裝置應(yīng)針對(duì)功能性和穩(wěn)健性進(jìn)行設(shè)計(jì)。清潔設(shè)計(jì)還必須在需要時(shí)考慮定期維護(hù)和服務(wù)，例如用于容納液體溢出的平臺(tái)，或便于更換過濾器。結(jié)果是一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的、串行的或定制的一次性解決方案，計(jì)算得出一個(gè)成功的動(dòng)力裝置需要對(duì)組件數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序的要求以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于價(jià)格的操作和功能要求進(jìn)行大量解釋和交互獨(dú)立組件。
7. 那么工業(yè) 4.0 和“物聯(lián)網(wǎng)”呢？
諸如“物聯(lián)網(wǎng)”、(IoT) 或工業(yè) 4.0 之類的現(xiàn)象并不排除在功率單元領(lǐng)域之外。今天的設(shè)計(jì)師還需要考慮連接的流程、產(chǎn)品、系統(tǒng)以及連接可以帶來的附加價(jià)值，無論是對(duì)他們的業(yè)務(wù)還是對(duì)客戶的業(yè)務(wù)。混合解決方案，例如帶有變頻器或成熟的伺服驅(qū)動(dòng)電液泵的變速驅(qū)動(dòng)器，正變得越來越廣泛使用——通常是為了降低噪音或降低功耗。但是，這些系統(tǒng)也可能能夠收集數(shù)據(jù)并通過“物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)”將其發(fā)回，作為數(shù)據(jù)分析或性能監(jiān)控系統(tǒng)的一種手段。得益于連接的動(dòng)力裝置，工廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)和工廠底層組件之間的通信得到了增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)測性維護(hù)，以及實(shí)時(shí)診斷和系統(tǒng)分析。結(jié)果？降低擁有成本并延長動(dòng)力裝置壽命。好消息是，最新的物聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)技術(shù)在整個(gè)動(dòng)力單元范圍內(nèi)都是可擴(kuò)展的，無論是標(biāo)準(zhǔn)的、預(yù)制的還是定制的。隨著物聯(lián)網(wǎng)和混合設(shè)計(jì)越來越多地成為首選解決方案，將繼續(xù)開發(fā)新產(chǎn)品以響應(yīng)這些不斷變化的需求。結(jié)論 事實(shí)上，工程師在設(shè)計(jì)或選擇動(dòng)力裝置時(shí)面臨所有選擇，事實(shí)是：設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置可能令人生畏。成功的設(shè)計(jì)師不僅必須開發(fā)出一種能夠在較長使用壽命內(nèi)產(chǎn)生所需“功率”的強(qiáng)大解決方案，他或她還必須考慮工廠環(huán)境、安全性、法規(guī)要求、可維護(hù)性和維護(hù)性，噪音、能源效率，有時(shí)甚至是物聯(lián)網(wǎng)就緒。所有這些考慮因素都會(huì)影響生命周期成本。在設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置時(shí)要考慮所有這些方面，最后還有一個(gè)重要的考慮因素：您的動(dòng)力裝置供應(yīng)商。當(dāng)然，您會(huì)希望找到一個(gè)在各種動(dòng)力裝置解決方案方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的值得信賴的合作伙伴。此外，隨著當(dāng)今世界各地機(jī)器移動(dòng)的增加，最終機(jī)器或產(chǎn)品出口的可能性比以往任何時(shí)候都大。因此，您需要考慮一個(gè)合作伙伴，該合作伙伴可以在您的動(dòng)力裝置最終運(yùn)行的任何地方提供支持，并且熟悉運(yùn)行所在國家/地區(qū)的安全要求。如果您選擇依賴優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，比較保修條款，以確保您了解對(duì)運(yùn)行時(shí)間、調(diào)試、地理位置甚至最終目的地服務(wù)人員可用性的任何限制。如果使用 Rexroth 濾芯，一些供應(yīng)商，如 Bosch Rexroth，甚至提供延長保修期。而且，當(dāng)然，一定要詢問經(jīng)驗(yàn)，并嘗試找到一個(gè)幾十年來一直在為工業(yè)和移動(dòng)機(jī)械應(yīng)用制造高質(zhì)量、長使用壽命的動(dòng)力裝置的合作伙伴，從分?jǐn)?shù) HP 到具有 100 多個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)安裝惠普。如果您或您的客戶有特定的認(rèn)證要求，例如海上和近海部署，請(qǐng)檢查您的供應(yīng)商是否也有這方面的經(jīng)驗(yàn)。到底，
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