Verplaatsingsmotor

Een regelbare motor is een speciaal type hydromotor waarvan het slagvolume tijdens het gebruik kan worden aangepast. Dankzij deze aanpasbaarheid kunnen het toerental en het koppel van de motor worden gevarieerd bij een constante volumestroomtoevoer. In hydraulische systemen worden regelbare motoren gebruikt om het vermogen nauwkeurig aan te passen aan wisselende eisen, wat leidt tot een hoge efficiëntie en flexibiliteit.

Basisprincipes en werking van regelbare motoren

Variabele motoren zijn essentiële componenten in veel hydraulische aandrijfsystemen. Hun belangrijkste functie is het omzetten van hydraulische energie in mechanische rotatie-energie, waarbij het bijzondere ligt in de variabele aanpassing van het slagvolume. Het slagvolume, d. w. z. het volume hydraulische vloeistof dat de motor per omwenteling opneemt, kan traploos of in stappen worden gewijzigd.

Opbouw en principe van de verstelling

De aanpassing van het slagvolume wordt gerealiseerd door verschillende constructieprincipes. Bij axiale zuigermotoren gebeurt dit bijvoorbeeld door de zwenkhoek van de zwenkplaat te wijzigen. Een grotere zwenkplaat leidt tot een groter slagvolume en omgekeerd. Bij radiale zuigermotoren kan de excentriciteit van de zuigerbeweging worden gewijzigd om het slagvolume aan te passen. Deze mechanische aanpassingen maken een nauwkeurige regeling van het motorvermogen mogelijk.

Voordelen van de instelbaarheid

De instelbaarheid van het slagvolume biedt verschillende voordelen:

• Toerentalregeling: bij een constant debiet kan het toerental van de motor worden aangepast door het slagvolume te wijzigen. Een kleiner slagvolume leidt tot een hoger toerental, een groter slagvolume tot een lager toerental.
• Aanpassing van het koppel: Omgekeerd kan bij een constant toerental het koppel worden beïnvloed door het inlaatvolume aan te passen. Een groter inlaatvolume zorgt voor een hoger koppel.
• Efficiëntieverhoging: door aanpassing aan het betreffende bedrijfspunt kan de motor altijd in het optimale rendementbereik worden gebruikt, wat het energieverbruik vermindert.
• Flexibiliteit: verstelbare motoren maken een hoge mate van aanpasbaarheid aan verschillende belastingsomstandigheden en werkcycli mogelijk.

Soorten regelbare motoren in de hydraulica

In de hydraulica worden verschillende soorten regelbare motoren gebruikt, die verschillen in hun constructie en specifieke toepassingsgebieden. De meest voorkomende types zijn axiale zuigermotoren en radiale zuigermotoren.

Axiale zuigermotoren

Axiale zuigermotoren worden veel gebruikt en onderscheiden zich door hun hoge vermogensdichtheid en goede regelbaarheid. Bij deze motoren zijn de zuigers axiaal ten opzichte van de aandrijfas geplaatst.

Werking van axiale zuigermotoren

De instelling van het slagvolume bij axiale zuigermotoren gebeurt meestal via een zwenkschijf. De zuigers zijn via drijfstangen met de zwenkschijf verbonden. Wanneer hydraulische vloeistof in de cilinders stroomt, worden de zuigers tegen de zwenkschijf gedrukt, waardoor deze draait en de aandrijfas aandrijft. De zwenkhoek van de zwenkschijf bepaalt het slagvolume. Een grotere zwenkhoek betekent een langere slag van de zuigers en dus een groter slagvolume.

Toepassingsgebieden van axiale zuigermotoren

Axiale zuigermotoren met variabele cilinderinhoud worden gebruikt in mobiele machines zoals graafmachines, wielladers en kranen, maar ook in stationaire industriële installaties waar nauwkeurige toerental- en koppelregeling vereist is. Voorbeelden hiervan zijn windturbines, spuitgietmachines en persen.

Radiale zuigermotoren

Radiale zuigermotoren staan bekend om hun hoge aanloopkoppel en hun robuustheid. Bij deze motoren zijn de zuigers radiaal ten opzichte van de aandrijfas geplaatst.

Werking van radiale zuigermotoren

De aanpassing van het slagvolume bij radiale zuigermotoren wordt vaak bereikt door de excentriciteit van de zuigerbeweging te veranderen. De zuigers bewegen zich in een behuizing die excentrisch ten opzichte van de aandrijfas is geplaatst. Door de behuizing of een stuurring te verschuiven, kan de excentriciteit en daarmee de slag van de zuigers worden gewijzigd. Een grotere slag leidt tot een groter slagvolume.

Toepassingsgebieden van radiale zuigermotoren

Radiale zuigermotoren worden vaak gebruikt in toepassingen die een hoog koppel bij lage toerentallen vereisen, zoals in lieren, transportbanden, mengers en in de scheepshydraulica. Hun vermogen om ook bij lage toerentallen een hoog koppel te leveren, maakt ze ideaal voor deze toepassingen.

Besturing en regeling van regelbare motoren

De nauwkeurige besturing en regeling van regelbare motoren is cruciaal voor hun prestaties en efficiëntie in hydraulische systemen. Moderne systemen maken vaak gebruik van elektronische besturingen om de regeling van het slagvolume te optimaliseren.

Hydraulische en elektrohydraulische besturing

De verstelling van het slagvolume kan puur hydraulisch of elektrohydraulisch plaatsvinden. Bij hydraulische besturing wordt het verstelmechanisme rechtstreeks door de systeemdruk of een stuurdruk bediend. Elektrohydraulische systemen maken gebruik van elektrische signalen om proportionele kleppen of servokleppen aan te sturen, die op hun beurt het hydraulische verstelmechanisme beïnvloeden. Dit maakt een fijnere en nauwkeurigere regeling mogelijk.

Regelstrategieën

Er worden verschillende regelstrategieën gebruikt om het gewenste toerental of koppel te bereiken:

• Toerentalregeling: hierbij wordt het slagvolume zo aangepast dat het motortoerental een vooraf ingestelde waarde volgt, ongeacht belastingsschommelingen.
• Koppelregeling: bij deze strategie wordt het slagvolume zo ingesteld dat de motor een constant koppel levert.
• Vermogensregeling: deze regeling heeft tot doel het afgegeven vermogen van de motor constant te houden door zowel het toerental als het koppel binnen bepaalde grenzen te variëren.

Onderhoud en reparatie van regelmotoren

Regelmatig onderhoud en reparatie van regelbare motoren is cruciaal voor hun levensduur en betrouwbaarheid. Zorgvuldig onderhoud voorkomt storingen en zorgt ervoor dat het hydraulische systeem optimaal functioneert.

Typische slijtageonderdelen en de controle daarvan

Typische slijtageonderdelen in regelmotoren zijn afdichtingen, lagers en de glijvlakken van de zuigers en zwenkplaten. Het is essentieel om deze onderdelen regelmatig te controleren op slijtage, scheuren of lekkages.

Afdichtingen

Afdichtingen, zoals O-ringen en asafdichtringen, voorkomen het lekken van hydraulische vloeistof en het binnendringen van verontreinigingen. Ze moeten regelmatig worden gecontroleerd op verbrossing, scheuren of vervormingen en indien nodig worden vervangen.

Lagers

De lagers van de aandrijfas en de zuigers worden blootgesteld aan hoge belastingen. Een controle op speling, geluiden of verhoogde temperaturen kan wijzen op beginnende lagerschade.

Glijvlakken

De glijvlakken van de zuigers en de zwenkplaat (bij axiale zuigermotoren) of de stuurring (bij radiale zuigermotoren) zijn bepalend voor de efficiëntie van de motor. Slijtageverschijnselen zoals groeven of putjes kunnen leiden tot vermogensverlies.

Belang van de hydraulische vloeistof

De kwaliteit en zuiverheid van de hydraulische vloeistof heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van een verstelmotor. Verontreinigingen kunnen leiden tot verhoogde slijtage van de bewegende delen en de werking van de regelkleppen beïnvloeden.

Filtering

Een effectieve filtering van de hydraulische vloeistof is daarom van het grootste belang. Regelmatige controle en vervanging van de filterelementen zijn essentieel om de zuiverheid van de vloeistof te garanderen.

Olieverversingsintervallen

Het is belangrijk om de door de fabrikant aanbevolen olieverversingsintervallen aan te houden, omdat de hydraulische vloeistof na verloop van tijd zijn eigenschappen kan verliezen, bijvoorbeeld door veroudering of thermische belasting.

Toekomstige ontwikkelingen bij verstelbare motoren

De ontwikkeling op het gebied van regelmotoren vordert gestaag, aangedreven door de behoefte aan hogere efficiëntie, compactere constructies en intelligentere besturingsmogelijkheden.

Integratie van sensoren en actuatoren

Toekomstige regelmotoren zullen naar verwachting nog sterker worden geïntegreerd met sensoren en actuatoren. Dit maakt een nog nauwkeurigere bewaking van de bedrijfstoestand en een snellere, adaptievere regeling mogelijk. Sensoren kunnen bijvoorbeeld de druk, de temperatuur of het toerental direct aan de motor meten en deze gegevens doorgeven aan een overkoepelende besturing.

Vooruitgang in de materiaalkunde

Vooruitgang in de materiaalkunde leidt tot robuustere en slijtvastere materialen voor zuigers, cilinders en afdichtingen. Dit draagt bij aan een langere levensduur van de motoren en langere onderhoudsintervallen.