Hydraulikpumpen: Das Herzstück der modernen Industrie und zahlreiche Anwendungen

das Kernarbeitsprinzip der Hydraulikpumpe

Als Kern der Energieumwandlung des Hydrauliksystems basieren Hydraulikpumpen durch präzise mechanische Bewegung rotierender mechanischer Energie in Flüssigkeitsdruckenergie. Ihr Funktionsmechanismus basiert auf zwei Grundprinzipien der Strömungsmechanik.

(A) Volumenänderung und Flüssigkeitskontinuitätsprinzip

Bei einer Hydraulikpumpe handelt es sich im Wesentlichen um eine volumetrische Flüssigkeitsmaschinerie, deren Kernstruktur aus dem Zahnrad, der Kolbengruppe oder der Flügelanordnung und anderen Präzisionsbewegungseinheiten besteht. Ein Modell einer Axialkolbenpumpe, zum Beispiel, wenn die Antriebswelle die Taumelscheibendrehung antreibt, bewegt sich der Kolben in der Zylinderbohrung hin und her, wodurch eine periodische Änderung im geschlossenen Hohlraum entsteht. Nach dem Gesetz der Flüssigkeitskontinuität wird in der Saugphase der Hohlraumausdehnung ein Unterdruck erzeugt und das Hydrauliköl durch die Strömungsverteilungsscheibe eingeatmet. In der Entladungsphase der Hohlraumverdichtung wird das Öl zur Entladung gezwungen, wodurch sich ein kontinuierlicher Ölstrom bildet. Dieser Prozess folgt strikt dem „Zufluss=Abfluss“ des Erhaltungssatzes, um sicherzustellen, dass der Systemfluss stabil ist.

(B) Mechanismus zur Erzeugung und Übertragung von Druckenergie

Die Erzeugung von Druckenergie beruht auf der Inkompressibilität der Flüssigkeit im begrenzten Raum. Wenn sich die beweglichen Teile der Kammer verdichten, wird das Öl durch den begrenzten Austritt gezwungen, kinetische Energie in Druckenergie umzuwandeln. Bei Zahnradpumpen wird das Volumen der eingeschlossenen Ölzone, die sich zwischen den kämmenden Zähnen bildet, reduziert, sodass der Druck sofort auf 20–30 MPa ansteigt; Bei Kolbenpumpen hingegen kann der Druck durch Einstellen der Neigung der Taumelscheibe präzise auf bis zu 40 MPa oder mehr gesteuert werden. Es ist erwähnenswert, dass der Druckwert im Wesentlichen die Impedanz der Systemlastleistung ist, die Pumpe selbst einen Durchfluss erzeugt und der Druck tatsächlich der Systemwiderstand gegenüber dem Rückkopplungsfluss ist.

die Praxis bereichsübergreifender Anwendungen hydraulischer Systeme

Mit ihrer hohen Leistungsdichte, präzisen Steuerung, reibungslosen Übertragung und anderen technischen Vorteilen ist die Hydraulikpumpe zu einem modernen Industriegerät geworden, dem „Kraftherz“, das in einer Reihe von Schlüsselbereichen eine zentrale Rolle spielt:

(1) Baumaschinenbereich: Kraftzentrum

In dem 200-{3}Tonnen-Hydraulikbagger kann eine Doppelaxialkolbenpumpe eine Durchflussleistung von mehr als 500 l/min liefern und mehrere Hydraulikzylinder antreiben, um das Anheben des Arms, das Ausdehnen und Zusammenziehen der Schaufelstange und andere zusammengesetzte Aktionen zu erreichen. Das variable Pumpensystem mit lastabhängiger Steuerung kann die Leistung automatisch an die Arbeitsbedingungen anpassen und die Energiespareffizienz wird um mehr als 30 % verbessert.

(2) Luft- und Raumfahrt: ein Modell für Präzisionssteuerung

Das Hydrauliksystem von Zivilflugzeugen verwendet im Allgemeinen ein drei{0}}stufiges Drucksystem, wobei die vom Motor-angetriebene Kolbenpumpe einen konstanten Druck von 21 MPa liefert. Beim Airbus A380 steuern sieben unabhängige Hydrauliksysteme präzise Flugsteuerflächen wie Klappen und Ruder über 32 Hydraulikpumpen mit einer Reaktionszeit von weniger als 50 ms.

(3) Schifffahrtsindustrie: Hochleistungsübertragungsprogramm

Die Ruderanlage eines Containerschiffs der 10.000-{2}}Tank--Klasse ist mit einem Radialkolbenpumpensatz mit einer Einzelpumpenverdrängung von bis zu 500 cm³/Umdrehung und einem Ausgangsdrehmoment von mehr als 200 kN-m ausgestattet, was dafür sorgt, dass 300.000-Tonnen-Schiffe auch auf engen Fahrwassern präzise steuern können.

(4) Intelligente Fertigung: der Schlüssel zur Präzisionsformung

Bei der 10.000 - Tonnen schweren Schmiedepresse kann die aus 63 Kolbenpumpen bestehende Hydraulikstation sofort eine Kraft von über 10.000 kN abgeben, wobei ein proportionales Servoventil eine Presspassgenauigkeit von ±0,02 mm erreicht, um den Anforderungen an das Präzisionsschmieden von Flugtriebwerksschaufeln gerecht zu werden.

(5) Neues Energiefeld: innovative Anwendungserweiterung

In der Windkraftanlage in 150 Metern Höhe sorgt das hydraulische Pitch-System für eine präzise Regelung des Blattwinkels durch Mikrozahnradpumpen und mit dem Akkumulator kann das Blatt bei Stromausfall automatisch eingefahren werden, um die Sicherheit der Anlage unter extremen Arbeitsbedingungen zu gewährleisten.

die Entwicklung der Technologie und Zukunftsaussichten

Mit der Entwicklung der elektrohydraulischen Fusionstechnologie verfügt die intelligente Verstellpumpe über eine integrierte Druck- und Durchfluss-Verbundsteuerungsfunktion mit CAN-Bus-Kommunikation, um eine digitale Präzisionssteuerung zu erreichen. Ein bestimmter Typ digitaler Hydraulikpumpe kann die Verdrängungsparameter über den eingebetteten Controller in Echtzeit anpassen, sodass der Systemwirkungsgrad auf über 92 % erhöht wird. Im Kontext von Industrie 4.0 treiben intelligente Hydraulikpumpen mit Selbstdiagnosefunktionen die Geräteherstellung in Richtung hoher Effizienz und Energieeinsparung voran.