Насос

От чего зависит производительность насоса, используемого в самосвале? Связано ли все это с весом, который поднимает самосвал?

Объем используемого в самосвалах гидронасоса (в первую очередь шестеренных насосов; в самосвалах малых и средних размеров плунжерные насосы применяются реже) действительно является ключевым конструктивным фактором, однако он не определяется напрямую или исключительно подъемной массой.

Проще говоря: вес подъемника определяет необходимое рабочее давление системы, а скорость подъема (время) напрямую определяет требуемый рабочий объем насоса.

Давайте разберем ключевые факторы, определяющие объем рабочего объема насоса для самосвалов:

Основной определяющий фактор: требования к потоку

Рабочий объем насоса (см3/об) определяет количество гидравлической жидкости (расход), которое насос может подавать в единицу времени. Чем больше скорость потока, тем быстрее подъемный цилиндр может выдвигаться и втягиваться и тем короче время подъема.

Расход (л/мин) Объем (см3/об) × Частота вращения двигателя (об/мин) / 1000

Следовательно, для достижения желаемой скорости подъема необходим объем насоса, соответствующий требуемому расходу.

Конкретные факторы, влияющие на выбор объема насоса (от наиболее важного к наименее важному):

Требуемое время подъема (самый критический фактор):

Это ключевой показатель производительности строительной техники. Пользователи обычно хотят, чтобы кузов автомобиля поднимался в нужное положение как можно быстрее (например, достигая максимального угла за 20–30 секунд).

Чем больше груз, который необходимо поднять, тем большая тяга цилиндра требуется, но и диаметр цилиндра также должен быть рассчитан соответствующим образом. Цилиндр большего диаметра требует более высокой скорости потока для быстрого заполнения. Поэтому для соблюдения необходимого времени подъема даже при тех же оборотах двигателя требуется больший рабочий объем насоса для самосвалов большего тоннажа.

Тип подъемного механизма и размер цилиндра:

Самосвалы имеют различные подъемные механизмы, в том числе передний (одинарный/сдвоенный), двухцилиндровый средний подъем и двухцилиндровый задний подъемник.

Диаметр цилиндра и ход поршня являются ключевыми параметрами. Чем больше диаметр цилиндра и длиннее ход, тем больший общий объем гидравлической жидкости требуется для подъема. Для подачи такого большого количества жидкости за короткий период времени необходим насос с достаточным потоком. Формула расчета:

Требуемый расход (л/мин) = (объем цилиндра × количество подъемов) / время подъема (мин)

Таким образом, размер цилиндра напрямую определяет требуемый расход и, следовательно, рабочий объем насоса.

Передаточное число коробки отбора мощности (ВОМ) и рабочая частота вращения двигателя:

Гидравлический насос самосвала обычно подключается к трансмиссии через коробку отбора мощности (ВОМ) и приводится в движение двигателем.

Передаточное число ВОМ определяет соотношение между частотой вращения насоса и частотой вращения двигателя (например, соотношение 1:1 или 1:0,8).

Во время подъема двигатель обычно работает на определенной скорости (например, на экономичной скорости 1500–1800 об/мин). Фактический выходной расход насоса должен рассчитываться на основе этой рабочей скорости при проектировании системы.

Если передаточное число ВОМ меньше или скорость подъема двигателя ниже, необходимо выбрать больший рабочий объем насоса, чтобы компенсировать тот же расход.

Рабочее давление системы (сильно зависит от подъемной массы):

Это ответ на вторую половину вашего вопроса. Хотя поднимаемый вес действительно имеет решающее значение, он в первую очередь влияет на рабочее давление системы, а не на объем насоса.

Чем больше подъемная сила, тем большую тягу должен создавать цилиндр. По формуле Тяга = Давление × Площадь для данной площади цилиндра требуется более высокое давление в системе.

Давление в системе в первую очередь определяется номинальным давлением гидравлического насоса и способностью выдерживать давление цилиндра, клапана и трубок. Шестеренные насосы обычно имеют номинальный предел давления (например, 16 МПа, 21 МПа, 25 МПа и т. д.). Если подъем значителен, важно выбирать насосы и компоненты с более высоким номинальным давлением, а не просто увеличивать рабочий объем.

Вкратце: вес определяет давление, скорость определяет перемещение.

Совместимость с транспортными средствами и мощность рассеивания тепла:

Насосы большого объёма, работающие под высоким давлением, потребляют значительную мощность двигателя (мощность = давление × расход). Для этого необходим достаточный запас мощности двигателя, иначе при подъеме двигатель заглохнет.

При работе с высоким расходом и высоким давлением выделяется значительное количество тепла, что предъявляет более высокие требования к системе отвода тепла гидравлической жидкости (бак, радиатор). Недостаточное рассеивание тепла может привести к чрезмерной температуре масла, ускоряя деградацию масла и уплотнений.

Пример:

Сценарий 1: Легкий самосвал (8-тонный подъемник)

Можно использовать одноступенчатый передний подъемный цилиндр небольшого диаметра. Требуемое время подъема — 20 секунд.

После расчета требуемого расхода можно выбрать шестеренный насос объемом 40 куб.см, обеспечивающий производительность примерно 72 л/мин при 1800 об/мин. Для обеспечения требуемой подъемной силы может потребоваться давление в системе всего 14 МПа.

Сценарий 2: Тяжелый самосвал (30-тонный подъемник)

Можно использовать многоступенчатый передний подъемный цилиндр (широко известный как «пятисекционная рукоять») с большим диаметром цилиндра и более длинным ходом. Требуемое время подъема также составляет 25 секунд.

Из-за большого объема цилиндра для его быстрого заполнения требуется очень высокая скорость потока. Расчеты показывают, что может потребоваться шестеренный насос с рабочим объемом 100 куб.см или даже больше, способный подавать 180 л/мин при 1800 об/мин. В то же время для создания достаточной подъемной силы рабочее давление в системе часто проектируется более высоким, например 21 МПа или 25 МПа.

Заключение

Выбор объема гидронасоса самосвала – это системный процесс, зависящий от:

Прямые факторы: желаемая скорость подъема (время) и размер цилиндра.

Важные сопутствующие факторы: подъемная масса (определяющая рабочее давление в системе), частота вращения двигателя и передаточное число ВОМ.

Критические факторы: мощность двигателя и теплоотдача системы.

Таким образом, объем насоса для самосвалов в первую очередь зависит от требуемой пользователем скорости подъема и характеристик цилиндра. Хотя подъемный вес не определяет рабочий объем напрямую, он служит основой для определения рабочего давления системы и размера цилиндра, косвенно влияя на выбор рабочего объема. Более крупные транспортные средства, которым обычно требуются цилиндры большего размера и более высокие скорости подъема, естественно, требуют насосов большей мощности.