Antriebsaggregat für Kippanhänger
Kat.:Hydraulikaggregat der DC-Serie
Dieses Hydraulikaggregat ist speziell für Kippanhänger konzipiert. Es ist durch eine Hochdruck-Zahnradpumpe, eine Gleichstrom-Kohlebürstenmaschine,...
Details anzeigenDie richtige Antwort auf die Frage „Wie groß sollte mein Ventilantrieb sein?“ ist einfach: Der Antrieb muss am ungünstigsten Punkt des Hubs und bei der niedrigsten Versorgungsbedingung, die Sie garantieren können, mehr Drehmoment liefern, als das Ventil verlangt. Jede gute Dimensionierungsmethode ist lediglich eine strukturierte Methode zum Nachweis dieser einen Bedingung. Der standardmäßige industrielle Ausgangspunkt ist a Mindestdrehmomentsicherheitsmarge von 25 % über dem vom Ventilhersteller veröffentlichten maximalen Bruchdrehmoment liegen.
Ein zu klein dimensionierter Stellantrieb blockiert, bevor das Ventil seinen Endanschlag erreicht, lässt das Ventil nur teilweise geöffnet oder geschlossen, verbraucht übermäßig viel Strom und fällt schließlich aufgrund von Überhitzung oder anhaltendem Blockieren aus. Ein zu großer Stellantrieb kann ebenso schädlich sein: Er schlägt das Ventil in seinen Sitz, verbiegt die Spindeln, überlastet die Innengarnitur und erschwert eine präzise Steuerung. Bei der Dimensionierung geht es daher nicht darum, den größten Aktuator auszuwählen, den Sie finden können. Es geht darum zu beweisen, dass der Tiefpunkt der Aktuatorkurve über dem Hochpunkt der Ventildrehmomentkurve liegt.
Fazit: Eine Unterdimensionierung führt zu Funktionsstörungen, während eine unvorsichtige Überdimensionierung zu mechanischen Schäden führt. Eine dokumentierte Drehmomentberechnung schützt sowohl das Ventil als auch den Antrieb und gibt dem Projektteam eine Aufzeichnung, die es erneut überprüfen kann, wenn sich die Prozessbedingungen ändern.
Die Dimensionierung beginnt mit den Drehmomentdaten des Ventilherstellers. Für ein Vierteldrehungsventil benötigen Sie vier Werte: Öffnungsdrehmoment, Laufdrehmoment, Enddrehmoment und das maximale Abschaltdrehmoment bei Ihrem Auslegungsdifferenzdruck. Für ein Linearventil benötigen Sie die entsprechenden Schubwerte. Ohne dieses Datenblatt ist die Auswahl eines Aktors eine reine Vermutung.
| Drehmomentkomponente | Wenn es darauf ankommt | Was treibt es an? |
|---|---|---|
| Bremsmoment | Beginn des Schlaganfalls | Sitzstörung, Differenzdruck, verhärtetes oder gealtertes Sitzmaterial |
| Laufdrehmoment | Mittelhub | Packungsreibung, bearing friction, flow-induced torque |
| Enddrehmoment | Endstopps | Sitzkomprimierung, Hubanschläge, Druckbelastung in geschlossener Position |
Verwenden Sie dieses Verfahren sowohl für neue Ventile als auch für Nachrüstungsprojekte. Es funktioniert für pneumatische, hydraulische und elektrische Aktuatoren, wobei sich zwischen den Technologien nur die Berechnung der Drehmomentversorgung ändert.
Diese Sequenz sieht einfach aus, aber beim Verifizierungsschritt bleiben die meisten Fehler bei der Größenbestimmung bestehen. Führen Sie immer die Vierpunkt-Drehmomentprüfung durch, bevor Sie einen Federrücklaufantrieb zum Kauf genehmigen.
Der Sicherheitsfaktor ist der einfachste und am meisten missverstandene Teil der Antriebsdimensionierung. Es ist nicht gestattet, ein beliebiges größeres Modell auszuwählen. Dabei handelt es sich um eine bewusste Berücksichtigung der Unsicherheiten, die bei jeder realen Installation auftreten: Toleranz der Drehmomentmessung, Alterung der Packung, Sitzverschleiß, abweichender Differenzdruck und verschmutzte Prozessmedien. Jede dieser Maßnahmen erhöht das Drehmoment, das das Ventil tatsächlich benötigt, im Vergleich zum Datenblatt des neuen Ventils.
| Servicezustand | Typische Marge | Grund für die Marge |
|---|---|---|
| Sauberes Wasser, Luft, allgemeine Dienstleistungen | 1.25 | Saubere Medien, geringer Verschleiß, stabile Packungsreibung |
| Prozessflüssigkeiten mit Ablagerungen oder Feststoffen | 1.5 | Ablagerungen an Schaft und Sitz erhöhen mit der Zeit das Bruchmoment |
| Sicherheitsisolation, Feuer- und Gasaufgaben | 1,5 bis 2,0 | Das Ventil muss auch bei korrodierten Teilen und beschädigter Packung schließen |
| Hohe Zyklenzahl oder schnelles Streicheln | 1.5 | Durch Verschleiß erhöht sich das Drehmoment über Tausende von Zyklen hinweg stetig |
Tragen Sie den gewählten Sicherheitsfaktor in die technische Spezifikation ein, damit der nächste Ingenieur oder der Ventilpaketlieferant Ihre Berechnung exakt reproduzieren kann. Eine nicht dokumentierte Marge wird bei jedem Projekttreffen neu ausgehandelt, und das Ergebnis ist oft, dass ein unnötig großer Aktuator gekauft wird, um einen Streit beizulegen.
Ein Aktuator mit Federrückstellung erzeugt in jeder Position ein anderes Drehmoment, da die Feder beim Hub des Aktuators zusammengedrückt wird. Das Luftdrehmoment ist am höchsten, wenn sich der Aktuator zum ersten Mal zu bewegen beginnt, und am niedrigsten, wenn die Feder vollständig zusammengedrückt ist. Das Federmoment ist umgekehrt: am niedrigsten in der offenen Position, am höchsten in der geschlossenen Position. Aus diesem Grund reicht eine einzige Drehmomentzahl für einen ausfallsicheren Aktuator nie aus.
Überprüfen Sie bei einem Stellantrieb mit Federrückstellung im Ruhezustand die folgenden vier Betriebspunkte in der folgenden Reihenfolge:
Ein häufiger Fehler besteht darin, nur das Federenddrehmoment zu prüfen. Bei vielen Scotch-Yoke-Konstruktionen sinkt das Luftdrehmoment zwischen der offenen und geschlossenen Position um 30 bis 50 %. Wenn das Drehmoment am Verdichterende unter das Betriebsdrehmoment fällt, kriecht das Ventil im Normalbetrieb in die geschlossene Position und der Stellungsregler kämpft den ganzen Tag gegen den Antrieb.
Die folgende Berechnung verwendet beispielhafte Werte. Ersetzen Sie diese durch die Drehmomentdaten Ihres spezifischen Ventilherstellers, bevor Sie eine Kaufentscheidung treffen.
Eine Prozessanlage muss eine 6-Zoll-Absperrklappe (DN150) mit elastischem Sitz zur Wasserisolierung automatisieren. Der Ventilhersteller gibt ein Bruchmoment von an 200 N·m , ein Laufdrehmoment von 110 N·m und ein Enddrehmoment von 90 N·m bei 10 bar Absperrdifferenzdruck. Verfügbare pneumatische Versorgung ist 5,5 bar . Bei Luftverlust muss das Ventil geschlossen bleiben.
| Verifizierungspunkt | Erforderliches Drehmoment | Aktorausgang | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| Luftstart (Öffnung) | 200 (Pause) | 380 | Pass |
| Luftende (vollständig geöffnet) | 110 (Laufen) | 300 | Pass |
| Frühlingsstart (Schließen) | 110 (Laufen) | 160 | Pass |
| Federende (geschlossen) | 200 (Sitzplätze) | 275 | Pass |
Überprüfen Sie nun den gleichen Aktuator bei einem verminderten Versorgungsdruck von 4 bar. Der pneumatische Ausgang skaliert linear mit dem Druck: Luftanfang beträgt 380 × 4 ÷ 5,5 = 276 N·m und Luftende beträgt 218 N·m. Die Federwerte ändern sich nicht. Der Öffnungsspielraum schrumpft von 180 N·m auf 76 N·m, aber die Konfiguration besteht immer noch. Dies ist die richtige Art und Weise, eine Druckprüfung durchzuführen: Überprüfen Sie immer die minimale Versorgung, die Sie garantieren können, und nicht den Nenndruck der Anlage.
Elektrische und pneumatische Aktuatoren erhalten in allgemeinen Dimensionierungsleitfäden die meiste Aufmerksamkeit, hydraulische Aktuatoren bieten jedoch die beste Leistungsdichte der drei Technologien. Da ein hydraulisches System normalerweise mit 70 bis 210 bar läuft, statt mit 3 bis 8 bar für Anlagenluft, kann ein kompakter hydraulischer Zylinder das Drehmoment erzeugen, das einen viel größeren pneumatischen Aktuator erfordern würde.
Bei der Dimensionierung eines hydraulischen Stellantriebs sind zwei Unterschiede von Bedeutung. Erstens wird die maximale Leistung durch die Einstellung des Überdruckventils und nicht durch den maximalen Nenndruck der Pumpe festgelegt. Zweitens wird das Antriebsdrehmoment aus der effektiven Kolbenfläche und dem Differenzdruck am Kolben zum Zeitpunkt der Betätigung berechnet. Arbeiten Sie rückwärts: Wählen Sie zuerst die Einstellung des Überdruckventils, da diese die Drehmomentobergrenze definiert, dimensionieren Sie dann den Durchflussweg für die erforderliche Hubzeit und stellen Sie dann sicher, dass Pumpe und Motor den Durchfluss liefern können.
Im Regelkreis treten die meisten hydraulischen Dimensionierungsprobleme auf. In einem Standard-Ventil-Antriebspaket ist a hydraulisches Magnetventil wechselt die Durchflussrichtung, um den Aktuator auszufahren und einzufahren. A Regelventil des Aggregats Reduziert die Durchflussrate so, dass die Hubzeit innerhalb der Prozessgrenze bleibt. A Überdruckventil der Antriebseinheit schützt den Ventilsitz vor Drehmomentspitzen, indem es den maximalen Systemdruck begrenzt.
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Hersteller von Antriebsregelventilen, Großhandelsfabrik - Ningbo Panic Hydr Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd ist ein Hersteller von Regelventilen für Antriebseinheiten in China und eine OEM/ODM-Fabrik. Wir sind auf den Großhandel spezialisiert... Produkt anzeigen →
Hersteller von Magnetventilen, Fabrik für Plug-In-Magnetventile Ningbo Panic Hydraulic Technology Co.,Ltd ist ein chinesischer Hersteller von OEM/ODM-Magnetventilen und eine Fabrik für Plug-in-Magnetventile. Wir sind spezialisiert auf ... Produkt anzeigen → Die Dimensionierungsreihenfolge für ein hydraulisches Aktuatorpaket ist unkompliziert. Berechnen Sie das erforderliche Drehmoment anhand des Ventildatenblatts und des Sicherheitsfaktors. Wandeln Sie das Drehmoment mithilfe der effektiven Fläche und des Hebelarms des Aktuators in eine erforderliche Druckdifferenz um. Stellen Sie das Überdruckventil auf einen Wert ein, der bequem über diesem Druck liegt, normalerweise 10 bis 20 % höher, damit der Aktuator das volle Drehmoment entwickeln kann, ohne dass das Überdruckventil anhebt. Dimensionieren Sie dann Pumpe und Motor so, dass der Durchfluss ausreicht, um das Ventil innerhalb der erforderlichen Zeit zu bewegen. Stellen Sie abschließend sicher, dass das Magnetventil einen ausreichend großen Durchflusskoeffizienten hat, und lassen Sie das Regelventil die Hubgeschwindigkeit fein abstimmen.
All dies setzt voraus, dass Sie es verstehen das Funktionsprinzip eines hydraulischen Systems , insbesondere wie Pumpenfluss, Ventilreaktion und Aktuatorverschiebung während eines schnellen Hubs interagieren. In der Praxis, Hydraulikaggregate sind im Vergleich zu mechanischen Antriebsaggregaten relativ einfach zu bedienen Aus diesem Grund ist die hydraulische Ventilbetätigung bei Absperrventilen mit großem Durchmesser, Toren für Tanklager und schweren Hebegeräten üblich.
Die meisten Ausfälle von Stellantrieben werden nicht durch ein defektes Produkt verursacht. Sie werden durch eine unvollständige Berechnung in der Engineering-Phase verursacht. Diese sieben Fehler tauchen in Erfahrungsberichten und Inbetriebnahmeprotokollen immer wieder auf.
Bevor Sie eine Bestellung abschließen, gehen Sie diese Checkliste mit dem Ventildatenblatt und dem Antriebskatalog vor sich durch. Eine negative Antwort auf einen Punkt bedeutet, dass die Größenbestimmung nicht vollständig ist.
Wenn Sie ein Hydraulikaggregat zum Antrieb des Aktuators bauen, prüfen Sie dies Unser Kaufratgeber für AC-Hydraulikaggregate bevor Sie sich auf eine Pumpen- und Motorgröße festlegen. Der Drehmomentbedarf des Aktuators wird zum Druck- und Durchflussbedarf, den das Aggregat liefern muss.
Die 25 %-Regel bedeutet, dass das Ausgangsdrehmoment des Stellantriebs mindestens das 1,25-fache des maximalen veröffentlichten Bruchdrehmoments des Ventils betragen muss. Es deckt Messunsicherheit, Alterung der Packung und geringfügige Unterschiede zwischen dem getesteten Ventil und dem gelieferten Ventil ab. Behandeln Sie es als Boden, nicht als Ziel. Erhöhen Sie den Wert auf 1,5 oder höher, wenn der Prozess schmutzig, abrasiv oder sicherheitskritisch ist.
Weil sich die Drehmomentabgabe mit der Position ändert. Das Luftdrehmoment ist zu Beginn des Hubs am höchsten und am niedrigsten, wenn die Feder vollständig zusammengedrückt ist. Das Federmoment ist umgekehrt. Ein einzelner Katalogwert kann Ihnen nicht sagen, ob sich das Ventil vollständig öffnet, vollständig schließt und die Position über den gesamten Hub beibehält. Dies ist nur mit den Werten „Luftstart“, „Luftende“, „Federstart“ und „Federende“ möglich.
Ja. Ein Spielraum über etwa dem Zweifachen des erforderlichen Bruchdrehmoments kann den Sitz über seinen Auslegungsbereich hinaus zusammendrücken, den Schaft bei seitlich belasteten Konstruktionen verbiegen, beim schnellen Schließen einen Wasserschlag erzeugen und die Abstimmung des Regelkreises sehr erschweren. Das Ziel ist eine nachweislich positive Marge, nicht der größte Aktuator im Katalog.
Bei pneumatischen Antrieben skaliert das Ausgangsdrehmoment nahezu linear mit dem Versorgungsdruck. Ein Aktuator, der 380 Nm bei 5,5 bar erzeugt, liefert nur 276 Nm bei 4 bar. Bei hydraulischen Stellantrieben skaliert das Drehmoment mit dem Differenzdruck am Kolben, der durch die Einstellung des Überdruckventils begrenzt wird. Stellen Sie die Größe immer auf den minimalen Druck ein, den das System aushalten kann.
Erfragen Sie das Bruchdrehmoment, das Laufdrehmoment und das Enddrehmoment bei maximalem Differenzdruck und maximaler Temperatur für beide Durchflussrichtungen. Bei linearen Ventilen erfragen Sie bitte die Sitzlast, die Packungsreibung und den Unwuchtbereich. Fragen Sie auch nach, ob in den veröffentlichten Werten bereits ein Sicherheitsspielraum enthalten ist, damit Sie nicht noch einen zweiten Spielraum obendrauf legen.
Wählen Sie eine hydraulische Betätigung, wenn das erforderliche Drehmoment sehr hoch ist, wenn der Einbauraum knapp ist, wenn die Anlagenluft unzuverlässig oder schlecht getrocknet ist oder wenn Sie unabhängig von Schwankungen der Luftversorgung eine konstante Kraft benötigen. Hydrauliksysteme eignen sich auch hervorragend für Absperrventile mit großem Durchmesser, Hebezeuge und mobile Geräte, bei denen bereits eine hydraulische Energiequelle vorhanden ist.
Bei der Dimensionierung von Ventilantrieben handelt es sich um eine Verifizierungsschleife und nicht um eine einzelne Tabellensuche. Führen Sie den Betrieb immer dann erneut durch, wenn sich Ventilgröße, Druckklasse, Prozessmedium oder Versorgungsdruck ändern. Dokumentieren Sie alle Eingaben – Bruchdrehmomentwert, Sicherheitsfaktor, Federenddrehmoment und den tatsächlich garantierten Mindestversorgungsdruck – und bewahren Sie diese Datei zusammen mit dem Ventildatenblatt auf.
Der Aktuator, der alle vier Drehmomentprüfungen bei minimaler Versorgung besteht, die erforderliche Hubzeit einhält, in den Standardmontageflansch passt und einen dokumentierten Spielraum lässt, ist der richtige. Das ist die ganze Arbeit – richtig durchgeführt, verhindert es den teuersten Fehlermodus in jedem Ventilsystem: den Fehler, der erst auftritt, nachdem der Aktuator angeschraubt ist und der Prozess läuft.