Wovon hängt die Pumpenleistung eines Muldenkippers ab? Hängt alles mit dem vom Muldenkipper angehobenen Gewicht zusammen?
Der Hubraum der in Muldenkippern verwendeten Hydraulikpumpe (hauptsächlich Zahnradpumpen; bei kleinen und mittelgroßen Muldenkippern werden Kolbenpumpen seltener eingesetzt) ist zwar ein entscheidender Konstruktionsfaktor, wird jedoch nicht direkt oder ausschließlich durch das Hubgewicht bestimmt.
Einfach ausgedrückt: Das Hubgewicht bestimmt den erforderlichen Systembetriebsdruck, während die Hubgeschwindigkeit (Zeit) direkt die erforderliche Pumpenverdrängung bestimmt.
Lassen Sie uns die Schlüsselfaktoren aufschlüsseln, die die Pumpenverdrängungsgröße für Muldenkipper bestimmen:
Kerndeterminante: Flussanforderung
Der Hubraum der Pumpe (cm³/Umdrehung) bestimmt die Menge an Hydraulikflüssigkeit (Durchflussrate), die die Pumpe pro Zeiteinheit fördern kann. Je größer die Durchflussmenge, desto schneller kann der Hubzylinder aus- und einfahren und desto kürzer ist die Hubzeit.
Durchfluss (l/min) Hubraum (cm³/U) × Motordrehzahl (U/min) / 1000
Um die gewünschte Hubgeschwindigkeit zu erreichen, ist daher eine Pumpenverdrängung erforderlich, die der erforderlichen Fördermenge entspricht.
Spezifische Faktoren, die die Auswahl der Pumpenverdrängung beeinflussen (von der wichtigsten zur unwichtigsten):
Hebezeitbedarf (kritischster Faktor):
Dies ist ein wichtiger Leistungsindikator für Baufahrzeuge. Benutzer möchten in der Regel, dass die Fahrzeugkarosserie so schnell wie möglich in Position gebracht wird (z. B. innerhalb von 20 bis 30 Sekunden ihren maximalen Winkel erreicht).
Je größer die zu hebende Last ist, desto größer ist der erforderliche Zylinderschub, allerdings muss auch der Zylinderdurchmesser entsprechend ausgelegt sein. Ein Zylinder mit größerem Durchmesser erfordert eine höhere Durchflussrate, um sich schnell zu füllen. Um die erforderliche Hubzeit auch bei gleicher Motordrehzahl einzuhalten, ist daher bei Muldenkippern mit größerer Tonnage ein größerer Pumpenhub erforderlich.
Hebemechanismustyp und Zylindergröße:
Muldenkipper verfügen über eine Vielzahl von Hebemechanismen, darunter Fronthub (Einzel-/Doppelhub), Zweizylinder-Mittelhubmechanismus und Doppelzylinder-Heckhubmechanismus.
Der Zylinderdurchmesser und der Hub sind wichtige Parameter. Je größer der Zylinderdurchmesser und je länger der Hub, desto größer ist das Gesamtvolumen an Hydraulikflüssigkeit, das für einen Hub erforderlich ist. Um so viel Flüssigkeit in kurzer Zeit zu fördern, ist eine Pumpe mit ausreichendem Durchfluss unerlässlich. Die Berechnungsformel lautet:
Erforderlicher Durchfluss (l/min) = (Zylindervolumen × Anzahl der Hübe) / Hebezeit (min)
Daher bestimmt die Zylindergröße direkt den erforderlichen Durchfluss und damit die Pumpenverdrängung.
Drehzahlverhältnis der Zapfwelle (PTO) und Motorbetriebsdrehzahl:
Die Hydraulikpumpe in einem Muldenkipper ist normalerweise über einen Nebenabtrieb (PTO) mit dem Getriebe verbunden und wird vom Motor angetrieben.
Das Zapfwellendrehzahlverhältnis bestimmt das Verhältnis zwischen der Pumpendrehzahl und der Motordrehzahl (z. B. ein Verhältnis von 1:1 oder 1:0,8).
Der Motor läuft beim Heben normalerweise mit einer bestimmten Drehzahl (z. B. einer sparsamen Drehzahl von 1500–1800 U/min). Der tatsächliche Förderstrom der Pumpe muss bei der Auslegung des Systems auf Grundlage dieser Betriebsgeschwindigkeit berechnet werden.
Ist das Zapfwellendrehzahlverhältnis kleiner oder die Hubgeschwindigkeit des Motors geringer, muss zur Kompensation des gleichen Förderstroms eine größere Pumpenverdrängung gewählt werden.
Systembetriebsdruck (stark abhängig vom Hubgewicht):
Damit ist die zweite Hälfte Ihrer Frage beantwortet. Das zu hebende Gewicht ist zwar entscheidend, beeinflusst jedoch in erster Linie den Betriebsdruck des Systems und nicht die Verdrängung der Pumpe.
Je größer der Hub ist, desto größer ist der Schub, den der Zylinder erzeugen muss. Gemäß der Formel Schub = Druck × Fläche ist für eine gegebene Zylinderfläche ein höherer Systemdruck erforderlich.
Der Systemdruck wird hauptsächlich durch den Nenndruck der Hydraulikpumpe und die Druckkapazität des Zylinders, des Ventils und der Schläuche bestimmt. Zahnradpumpen haben normalerweise eine Nenndruckgrenze (z. B. 16 MPa, 21 MPa, 25 MPa usw.). Wenn der Hub erheblich ist, ist es wichtig, Pumpen und Komponenten mit höheren Druckstufen auszuwählen, anstatt einfach nur die Verdrängung zu erhöhen.
Zusammengefasst: Das Gewicht bestimmt den Druck, die Geschwindigkeit bestimmt den Hubraum.
Fahrzeugkompatibilität und Wärmeableitungskapazität:
Pumpen mit großer Verdrängung, die bei hohem Druck betrieben werden, verbrauchen erhebliche Motorleistung (Leistung = Druck × Durchfluss). Hierzu ist eine ausreichende Leistungsreserve des Motors erforderlich, da der Motor sonst beim Anheben abgewürgt wird.
Der Betrieb mit hohem Durchfluss und hohem Druck erzeugt erhebliche Wärme und stellt höhere Anforderungen an das Wärmeableitungssystem der Hydraulikflüssigkeit (Tank, Kühler). Eine unzureichende Wärmeableitung kann zu überhöhten Öltemperaturen führen und den Öl- und Dichtungsverschleiß beschleunigen.
Beispiel:
Szenario 1: Leichter Muldenkipper (8-Tonnen-Hub)
Es könnte ein einstufiger Fronthubzylinder mit kleiner Bohrung verwendet werden. Die erforderliche Hubzeit beträgt 20 Sekunden.
Nach der Berechnung der erforderlichen Durchflussrate könnte eine 40-cm³-Zahnradpumpe ausgewählt werden, die etwa 72 l/min bei 1800 U/min liefert. Möglicherweise ist ein Systemdruck von nur 14 MPa erforderlich, um die erforderliche Hubkraft zu erreichen.
Szenario 2: Schwerlast-Muldenkipper (30-Tonnen-Hub)
Es könnte ein mehrstufiger Fronthubzylinder (allgemein bekannt als „fünfteiliger Stab“) mit größerer Bohrung und längerem Hub verwendet werden. Die erforderliche Hubzeit beträgt ebenfalls 25 Sekunden.
Aufgrund des großen Zylindervolumens ist eine sehr hohe Durchflussrate erforderlich, um ihn schnell zu füllen. Berechnungen deuten darauf hin, dass möglicherweise eine Zahnradpumpe mit einem Hubraum von 100 cm³ oder noch mehr erforderlich ist, die eine gewaltige Förderleistung von 180 l/min bei 1800 U/min liefern kann. Um eine ausreichende Hubkraft zu erzeugen, wird gleichzeitig der Systembetriebsdruck oft höher ausgelegt, beispielsweise 21 MPa oder 25 MPa.
Abschluss
Die Auswahl des Hubraums einer Muldenkipper-Hydraulikpumpe ist ein systematischer Prozess, abhängig von:
Direkte Faktoren: gewünschte Hubgeschwindigkeit (Zeit) und Zylindergröße.
Wichtige damit verbundene Faktoren: Hubgewicht (das den Betriebsdruck des Systems bestimmt), Motordrehzahl und Zapfwellenverhältnis.
Kritische Faktoren: Motorleistung und Wärmeableitungskapazität des Systems.
Daher hängt der Hubraum einer Muldenkipperpumpe in erster Linie von der vom Benutzer erforderlichen Hubgeschwindigkeit und den Zylinderspezifikationen ab. Während das Hubgewicht nicht direkt die Verdrängung bestimmt, dient es als Grundlage für die Bestimmung des Systembetriebsdrucks und der Zylindergröße und beeinflusst indirekt die Auswahl der Verdrängung. Größere Fahrzeuge, die typischerweise größere Zylinder und höhere Hubgeschwindigkeiten erfordern, benötigen natürlich auch größere Pumpen.
