Hydromatik

Hydromatik to nazwa handlowa pomp i silników tłokowych osiowych, które pierwotnie zostały opracowane i wyprodukowane przez firmę Brüninghaus Hydromatik GmbH z siedzibą w Elchingen. Komponenty te charakteryzują się wysoką gęstością mocy, zmienną regulacją oraz ciśnieniem roboczym do 450 barów i znajdują zastosowanie w wymagających napędach hydrostatycznych w hydraulice mobilnej i przemysłowej. Obecnie Hydromatik stanowi linię produktów w ramach koncernu Bosch Rexroth.

Pochodzenie i historia firmy Hydromatik

Korzenie firmy Hydromatik sięgają połowy XX wieku. Firma ugruntowała swoją pozycję jako specjalista w dziedzinie zespołów z tłokami osiowymi i zyskała renomę dzięki wytrzymałym, odpornym na wysokie ciśnienie pompom i silnikom, które stały się nieodzowne w hydraulice ciężkiej. Od samego początku oferta produktów była ukierunkowana na zastosowania wymagające płynnej regulacji prędkości obrotowej i momentu obrotowego przy wysokich ciśnieniach.

Przejęcie przez Rexroth i integracja z Bosch Rexroth

W 1972 roku firma Rexroth przejęła Hydromatik GmbH, poszerzając tym samym swoje portfolio o sprawdzone pompy i silniki tłokowe osiowe. Wkrótce potem, w 1976 roku, firma Rexroth została w całości włączona do koncernu Mannesmann, w wyniku czego firma Hydromatik kontynuowała działalność jako część Mannesmann Rexroth. Ostateczne włączenie do obecnej grupy nastąpiło w 2001 roku, kiedy to Mannesmann Rexroth połączył się z działem technologii automatyki firmy Robert Bosch, tworząc Bosch Rexroth AG. Od tego czasu linie produktów Hydromatik są dalej rozwijane, produkowane i dystrybuowane pod marką parasolową Bosch Rexroth. Nazwa „Hydromatik” pozostaje przy tym w użyciu jako oznaczenie sprawdzonych serii siłowników tłokowych osiowych.

Linie produktów i serie Hydromatik

Asortyment produktów Hydromatik obejmuje pompy tłokowe osiowe oraz silniki tłokowe osiowe o konstrukcji z tarczą obrotową lub z osią ukośną. Seria jest oznaczona kodem alfanumerycznym, przy czym przedrostki wskazują na typ konstrukcji i możliwość regulacji. Najważniejsze serie dzielą się na obwody otwarte i zamknięte, a także na stałą i regulowaną objętość wyporową.

Pompy regulacyjne do obiegów otwartych

Pompy o regulowanej wydajności z tarczą obrotową stanowią podstawę oferty firmy Hydromatik. Płynnie dostosowują swoją wydajność do zapotrzebowania poprzez zmianę kąta obrotu tarczy. Przy kącie obrotu wynoszącym zero stopni pompa nie tłoczy żadnej objętości, natomiast przy maksymalnym kącie osiąga swój nominalny przepływ. Taka konstrukcja umożliwia dostarczanie energii zgodnie z zapotrzebowaniem bez strat wynikających z dławienia.

Seria A10V, oferująca pojemność wyporową od 18 do 140 cm³ na obrót, obejmuje zakres średnich mocy. Ciśnienie znamionowe wynoszące 280 barów i ciśnienie szczytowe do 450 barów sprawiają, że są one standardowym rozwiązaniem dla mobilnych maszyn roboczych, takich jak koparki i ładowarki kołowe. Seria A4VSO, o pojemnościach skokowych od 71 do 750 cm³ na obrót, jest przeznaczona do zastosowań przemysłowych przy ciśnieniach znamionowych wynoszących 350 barów. Do szczególnie wymagających zastosowań w segmencie ciężkich obciążeń seria A11V oferuje objętości wyporowe do 600 cm³ na obrót przy ciśnieniach do 450 barów.

Pompy i silniki o stałej wydajności

Agregaty o stałej objętości wyporowej serii A2F zapewniają stały przepływ objętościowy lub stałą objętość zasysaną. Znajdują one zastosowanie tam, gdzie wymagania dotyczące wydajności tłoczenia lub napędu pozostają stałe lub regulacja odbywa się za pomocą zaworów zewnętrznych. Seria obejmuje pojemności od 5 do 1000 cm³ na obrót i osiąga ciśnienia znamionowe od 350 do 400 barów. Ich kompaktowa konstrukcja i wysoka gęstość mocy sprawiają, że są one szczególnie atrakcyjne w sytuacjach montażowych o ograniczonej przestrzeni instalacyjnej.

Silniki regulacyjne

Silniki o zmiennej wydajności firmy Hydromatik umożliwiają dostosowanie objętości skokowej podczas pracy. Dzięki temu można zmieniać prędkość obrotową i moment obrotowy przy stałym przepływie objętościowym. Na przykład seria A6V obejmuje objętości wyporowe od 28 do 500 cm³ na obrót i jest stosowana przede wszystkim w układach napędowych maszyn mobilnych, gdzie wymagany jest szeroki zakres prędkości przy jednoczesnym zapewnieniu wystarczającego momentu rozruchowego.

Cechy techniczne i zasady konstrukcyjne

Elementy Hydromatik opierają się na zasadzie działania tłoków osiowych. Tłoki są rozmieszczone równolegle do wału napędowego i zanurzone w bloku cylindrów, który jest nachylony względem wału napędowego lub napędzany przez tarczę obrotową. W zależności od konstrukcji skok tłoka wynika z ukośnego ustawienia bloku cylindrów (konstrukcja z osią ukośną) lub z kąta nachylenia tarczy obrotowej (konstrukcja z tarczą obrotową).

Konstrukcja z tarczą obrotową a konstrukcja z osią ukośną

Obie zasady konstrukcyjne mają swoje specyficzne zalety. Konstrukcja z tarczą obrotową pozwala na uzyskanie bardziej kompaktowej budowy i nadaje się szczególnie do pomp regulacyjnych, ponieważ kąt obrotu można płynnie zmieniać w zakresie od zera do wartości maksymalnej. Konstrukcja z osią ukośną zapewnia natomiast wyższą sprawność przy dużych objętościach wyporowych i jest stosowana przede wszystkim w jednostkach o stałej wyporności oraz silnikach o dużej mocy. Firma Hydromatik wykorzystuje obie zasady, w zależności od serii i profilu wymagań.

Ciśnienia robocze i sprawność

Seria Hydromatik pracuje przy ciśnieniach znamionowych od 280 do 450 barów, przy czym ciśnienia szczytowe mogą krótkotrwale osiągać nawet 500 barów. Współczynniki sprawności objętościowej w nowoczesnych agregatach przekraczają 90 procent, a całkowite współczynniki sprawności mechaniczno-hydraulicznej osiągają wartości powyżej 92 procent. Wartości te wynikają z zoptymalizowanej geometrii tłoków i tarcz sterujących, które minimalizują straty spowodowane wyciekami i poprawiają przepływ wewnątrz urządzeń.

Obszary zastosowań komponentów hydraulicznych

Zakres zastosowań rozciąga się od hydrauliki mobilnej, przez hydraulikę przemysłową, aż po wymagania specyficzne dla sektora morskiego i offshore. Poniższy przegląd przedstawia typowe obszary zastosowań:

W hydraulice mobilnej dominują pompy i silniki o zmiennej wydajności, ponieważ cykle robocze wiążą się ze znacznymi wahaniami zapotrzebowania na moc. Na przykład koparka podczas podnoszenia ładunku potrzebuje wysokiego ciśnienia i dużego przepływu, podczas gdy podczas ruchu bez obciążenia wymagana jest jedynie ułamkowa część mocy. Płynna regulacja pomp Hydromatik dokładnie dostosowuje wydajność do aktualnego zapotrzebowania, zmniejszając w ten sposób zużycie energii oraz wytwarzanie ciepła w układzie.

W hydraulice przemysłowej stosuje się duże pompy regulacyjne z serii A4VSO, gdy wymagane jest stałe ciśnienie, stały przepływ lub stała moc. Wtryskarki wykorzystują precyzyjną regulację do dokładnego sterowania ciśnieniem wtrysku, ciśnieniem utrzymującym i czasem wycofywania. Prasy hydrauliczne czerpią korzyści z możliwości przełączania między szybkim posuwem a wysokim ciśnieniem prasowania bez konieczności wymiany pompy.

Konserwacja i serwis agregatów Hydromatik

Trwałość pomp i silników Hydromatik zależy w znacznym stopniu od przestrzegania wytycznych dotyczących konserwacji oraz jakości oleju. Przy prawidłowej konserwacji typowy czas pracy przekraczający 5000 godzin nie jest rzadkością. Najczęstsze oznaki zużycia dotyczą pary tłok-powierzchnia ślizgowa, tarczy sterującej oraz uszczelek.

Jakość oleju i filtrowanie

Agregaty z tłokami osiowymi są wrażliwe na zanieczyszczenia w oleju hydraulicznym. Cząstki o wielkości powyżej 10 mikrometrów mogą już powodować rysy na wrażliwych tarczach sterujących. Dlatego bezwzględnie konieczne jest przestrzeganie klasy czystości oleju zgodnie z normą DIN ISO 4406. W przypadku większości serii Hydromatik firma Bosch Rexroth wymaga klasy czystości co najmniej 20/18/15, a w zastosowaniach wysokociśnieniowych nawet 18/16/13. Filtracja musi spełniać te wymagania, a wkłady filtracyjne należy wymieniać zgodnie z zalecanymi odstępami czasu.

Lepkość oleju hydraulicznego również ma znaczący wpływ na żywotność. Zalecana lepkość w zakresie roboczym wynosi od 12 do 60 mm²/s. Zbyt niska lepkość zwiększa wycieki i obniża sprawność objętościową, natomiast zbyt wysoka lepkość pogarsza zdolność ssania i może prowadzić do uszkodzeń kawitacyjnych. Olej klasy HLP zgodnie z normą DIN 51524 stanowi minimalne wymaganie dla większości zastosowań.

Typowe objawy zużycia i diagnostyka

Zużycie zespołów objawia się początkowo rosnącymi stratami spowodowanymi wyciekami. Wzrasta objętość wycieków z obudowy, a sprawność objętościowa spada. Początkowe uszkodzenia często objawiają się akustycznie w postaci nasilonego pulsowania lub nietypowych odgłosów, które wskazują na zużycie tłoków lub łożysk. Regularne monitorowanie objętości wycieków z obudowy oraz temperatury oleju umożliwia konserwację opartą na stanie technicznym, co minimalizuje przestoje i pozwala w pełni wykorzystać żywotność agregatów.

Hydromatik w dzisiejszym otoczeniu rynkowym

Pod kierownictwem firmy Bosch Rexroth serie urządzeń Hydromatik są stale udoskonalane. Najnowsze generacje wyposażone są w elektrohydrauliczne układy regulacyjne, które można zintegrować z cyfrowymi architekturami sterowania. Czujniki mierzą ciśnienie, temperaturę i prędkość obrotową bezpośrednio na agregacie i przekazują dane do nadrzędnych układów sterowania. Integracja ta umożliwia stosowanie koncepcji konserwacji predykcyjnej oraz zoptymalizowane zarządzanie eksploatacją, co dodatkowo obniża zużycie energii.

Jednocześnie rynek części zamiennych do starszych agregatów Hydromatik pozostaje bardzo aktywny. Wielu operatorów maszyn stawia na konserwację istniejących instalacji zamiast na zakup nowych urządzeń. Wyspecjalizowane firmy świadczące usługi hydrauliczne, takie jak HK Hydraulik, oferują remonty, zaopatrzenie w części zamienne oraz naprawy sprawdzonych serii urządzeń, co podkreśla niezmienne znaczenie technologii Hydromatik w codziennej działalności przemysłowej.

Ramy normatywne dla zespołów tłoków osiowych wyznaczają norma DIN ISO 4413 (Wymagania bezpieczeństwa dotyczące instalacji hydraulicznych) oraz arkusze normatywne VDMA. Komponenty Hydromatik spełniają te normy, a ponadto są certyfikowane zgodnie z wewnętrznymi wytycznymi firmy Bosch Rexroth, które określają dodatkowe testy i wymagania jakościowe.

Hydromatik to nazwa handlowa pomp i silników tłokowych osiowych, które pierwotnie zostały opracowane i wyprodukowane przez firmę Brüninghaus Hydromatik GmbH z siedzibą w Elchingen. Komponenty te charakteryzują się wysoką gęstością mocy, regulacją zmienną oraz ciśnieniem roboczym do 450 bar i znajdują zastosowanie w wymagających napędach hydrostatycznych w hydraulice mobilnej i przemysłowej. Obecnie Hydromatik jest zintegrowany jako linia produktów w ramach koncernu Bosch Rexroth.

Pochodzenie i historia firmy Hydromatik

Korzenie firmy Hydromatik sięgają połowy XX wieku. Firma ugruntowała swoją pozycję jako specjalista w dziedzinie zespołów tłoków osiowych i zyskała renomę dzięki wytrzymałym, odpornym na wysokie ciśnienie pompom i silnikom, które stały się nieodzowne w hydraulice ciężkiej. Od samego początku oferta produktów była ukierunkowana na zastosowania wymagające płynnej regulacji prędkości obrotowej i momentu obrotowego przy wysokich ciśnieniach.

Przejęcie przez Rexroth i integracja z Bosch Rexroth

W 1972 roku firma Rexroth przejęła Hydromatik GmbH, poszerzając tym samym swoje portfolio o sprawdzone pompy i silniki tłokowe osiowe. Wkrótce potem, w 1976 roku, firma Rexroth została w całości włączona do koncernu Mannesmann, w wyniku czego firma Hydromatik kontynuowała działalność jako część Mannesmann Rexroth. Ostateczne włączenie do obecnej grupy nastąpiło w 2001 roku, kiedy to Mannesmann Rexroth połączył się z działem automatyki firmy Robert Bosch, tworząc Bosch Rexroth AG. Od tego czasu linie produktów Hydromatik są dalej rozwijane, produkowane i dystrybuowane pod marką parasolową Bosch Rexroth. Nazwa „Hydromatik” pozostaje jednak w użyciu jako oznaczenie sprawdzonych serii siłowników tłokowych osiowych.

Linie produktów i serie Hydromatik

Asortyment produktów Hydromatik obejmuje pompy tłokowe osiowe oraz silniki tłokowe osiowe o konstrukcji z tarczą obrotową lub z osią ukośną. Seria jest oznaczona kodem alfanumerycznym, przy czym przedrostki wskazują na typ konstrukcji i możliwość regulacji. Najważniejsze serie dzielą się na obwody otwarte i zamknięte, a także na stałą i regulowaną objętość wyporową.

Pompy regulacyjne do obiegów otwartych

Pompy o regulowanej wydajności z tarczą obrotową stanowią podstawę oferty firmy Hydromatik. Płynnie dostosowują swoją wydajność do zapotrzebowania poprzez zmianę kąta obrotu tarczy. Przy kącie obrotu wynoszącym zero stopni pompa nie tłoczy żadnej objętości, natomiast przy maksymalnym kącie osiąga swój nominalny przepływ. Taka konstrukcja umożliwia dostarczanie energii zgodnie z zapotrzebowaniem bez strat wynikających z dławienia.

Seria A10V, oferująca pojemność wyporową od 18 do 140 cm³ na obrót, obejmuje zakres średnich mocy. Ciśnienie znamionowe wynoszące 280 barów i ciśnienie szczytowe do 450 barów sprawiają, że są one standardowym rozwiązaniem dla mobilnych maszyn roboczych, takich jak koparki i ładowarki kołowe. Seria A4VSO, o pojemnościach skokowych od 71 do 750 cm³ na obrót, jest przeznaczona do zastosowań przemysłowych przy ciśnieniach znamionowych wynoszących 350 barów. Do szczególnie wymagających zastosowań w zakresie dużych obciążeń seria A11V oferuje objętości wyporowe do 600 cm³ na obrót przy ciśnieniach do 450 barów.

Pompy i silniki o stałej wydajności

Agregaty o stałej objętości wyporowej serii A2F zapewniają stały przepływ objętościowy lub stałą objętość zasysaną. Znajdują one zastosowanie tam, gdzie wymagania dotyczące wydajności tłoczenia lub napędu pozostają stałe lub regulacja odbywa się za pomocą zaworów zewnętrznych. Seria obejmuje pojemności od 5 do 1000 cm³ na obrót i osiąga ciśnienia znamionowe od 350 do 400 barów. Ich kompaktowa konstrukcja i wysoka gęstość mocy sprawiają, że są one szczególnie atrakcyjne w sytuacjach montażowych o ograniczonej przestrzeni instalacyjnej.

Silniki regulacyjne

Silniki o zmiennej wydajności firmy Hydromatik umożliwiają dostosowanie objętości skokowej podczas pracy. Dzięki temu można zmieniać prędkość obrotową i moment obrotowy przy stałym przepływie objętościowym. Na przykład seria A6V obejmuje objętości wyporowe od 28 do 500 cm³ na obrót i jest stosowana przede wszystkim w układach napędowych maszyn mobilnych, gdzie wymagany jest szeroki zakres prędkości przy jednoczesnym zapewnieniu wystarczającego momentu rozruchowego.

Cechy techniczne i zasady konstrukcyjne

Elementy Hydromatik opierają się na zasadzie działania tłoków osiowych. Tłoki są rozmieszczone równolegle do wału napędowego i zanurzone w bloku cylindrów, który jest nachylony względem wału napędowego lub napędzany przez tarczę obrotową. W zależności od konstrukcji skok tłoka wynika z ukośnego ustawienia bloku cylindrów (konstrukcja z osią ukośną) lub z kąta nachylenia tarczy obrotowej (konstrukcja z tarczą obrotową).

Konstrukcja z tarczą obrotową a konstrukcja z osią ukośną

Obie zasady konstrukcyjne mają swoje specyficzne zalety. Konstrukcja z tarczą obrotową pozwala na uzyskanie bardziej kompaktowej budowy i nadaje się szczególnie do pomp regulacyjnych, ponieważ kąt obrotu można płynnie zmieniać w zakresie od zera do wartości maksymalnej. Konstrukcja z osią ukośną zapewnia natomiast wyższą sprawność przy dużych objętościach wyporowych i jest stosowana przede wszystkim w jednostkach o stałej wyporowości oraz silnikach o dużej mocy. Firma Hydromatik wykorzystuje obie zasady, w zależności od serii i profilu wymagań.

Ciśnienia robocze i sprawność

Seria Hydromatik pracuje przy ciśnieniach znamionowych od 280 do 450 barów, przy czym ciśnienia szczytowe mogą krótkotrwale osiągać nawet 500 barów. Współczynniki sprawności objętościowej w nowoczesnych agregatach przekraczają 90 procent, a całkowite współczynniki sprawności mechaniczno-hydraulicznej osiągają wartości powyżej 92 procent. Wartości te wynikają z zoptymalizowanej geometrii tłoków i tarcz sterujących, które minimalizują straty spowodowane wyciekami i poprawiają przepływ wewnątrz urządzeń.

Obszary zastosowań komponentów hydraulicznych

Zakres zastosowań rozciąga się od hydrauliki mobilnej, przez hydraulikę przemysłową, aż po wymagania specyficzne dla sektora morskiego i offshore. Poniższy przegląd przedstawia typowe obszary zastosowań:

W hydraulice mobilnej dominują pompy i silniki o zmiennej wydajności, ponieważ cykle robocze wiążą się ze znacznymi wahaniami zapotrzebowania na moc. Na przykład koparka podczas podnoszenia ładunku potrzebuje wysokiego ciśnienia i dużego przepływu, podczas gdy podczas ruchu bez obciążenia wymagana jest jedynie ułamkowa część mocy. Płynna regulacja pomp Hydromatik dokładnie dostosowuje wydajność do aktualnego zapotrzebowania, zmniejszając w ten sposób zużycie energii oraz wytwarzanie ciepła w układzie.

W hydraulice przemysłowej stosuje się duże pompy regulacyjne z serii A4VSO, gdy wymagane jest stałe ciśnienie, stały przepływ lub stała moc. Wtryskarki wykorzystują precyzyjną regulację do dokładnego sterowania ciśnieniem wtrysku, ciśnieniem utrzymującym i czasem wycofywania. Prasy hydrauliczne czerpią korzyści z możliwości przełączania między szybkim posuwem a wysokim ciśnieniem prasowania bez konieczności wymiany pompy.

Konserwacja i serwis agregatów Hydromatik

Trwałość pomp i silników Hydromatik zależy w znacznym stopniu od przestrzegania wytycznych dotyczących konserwacji oraz jakości oleju. Przy prawidłowej konserwacji typowy czas pracy przekraczający 5000 godzin nie jest rzadkością. Najczęstsze oznaki zużycia dotyczą pary tłok-powierzchnia ślizgowa, tarczy sterującej oraz uszczelek.

Jakość oleju i filtrowanie

Agregaty z tłokami osiowymi są wrażliwe na zanieczyszczenia w oleju hydraulicznym. Cząstki o wielkości powyżej 10 mikrometrów mogą już powodować rysy na wrażliwych tarczach sterujących. Dlatego bezwzględnie konieczne jest przestrzeganie klasy czystości oleju zgodnie z normą DIN ISO 4406. W przypadku większości serii Hydromatik firma Bosch Rexroth wymaga klasy czystości co najmniej 20/18/15, a w zastosowaniach wysokociśnieniowych nawet 18/16/13. Filtracja musi spełniać te wymagania, a wkłady filtracyjne należy wymieniać zgodnie z zalecanymi odstępami czasu.

Lepkość oleju hydraulicznego również ma znaczący wpływ na żywotność. Zalecana lepkość w zakresie roboczym wynosi od 12 do 60 mm²/s. Zbyt niska lepkość zwiększa wycieki i obniża sprawność objętościową, natomiast zbyt wysoka lepkość pogarsza zdolność ssania i może prowadzić do uszkodzeń kawitacyjnych. Olej klasy HLP zgodnie z normą DIN 51524 stanowi minimalny wymóg dla większości zastosowań.

Hydromatik na dzisiejszym rynku

Pod kierownictwem firmy Bosch Rexroth serie Hydromatik są stale udoskonalane. Najnowsze generacje wyposażone są w elektrohydrauliczne układy regulacyjne, które można zintegrować z cyfrowymi architekturami sterowania. Czujniki mierzą ciśnienie, temperaturę i prędkość obrotową bezpośrednio na agregacie i przekazują dane do nadrzędnych układów sterowania. Integracja ta umożliwia stosowanie koncepcji konserwacji predykcyjnej oraz zoptymalizowane zarządzanie eksploatacją, co dodatkowo obniża zużycie energii.

Jednocześnie rynek części zamiennych do starszych agregatów Hydromatik pozostaje bardzo aktywny. Wielu operatorów maszyn stawia na konserwację istniejących instalacji zamiast na zakup nowych urządzeń. Wyspecjalizowane firmy świadczące usługi hydrauliczne, takie jak HK Hydraulik, oferują remonty, zaopatrzenie w części zamienne oraz naprawy sprawdzonych serii produktów, co podkreśla niezmienne znaczenie technologii Hydromatik w codziennej działalności przemysłowej.

Ramy normatywne dla zespołów tłoków osiowych wyznaczają norma DIN ISO 4413 (Wymagania bezpieczeństwa dotyczące instalacji hydraulicznych) oraz arkusze normatywne VDMA. Komponenty Hydromatik spełniają te normy, a ponadto są certyfikowane zgodnie z wewnętrznymi wytycznymi firmy Bosch Rexroth, które określają dodatkowe testy i wymagania jakościowe.