ベーンモーター: スムーズで高トルクの油圧駆動ソリューション

バランスベーンモーターの動作原理

ベーンモーターはベーンポンプとは逆の動作をします。加圧されたオイルがカム リングの入口ポートに入り、スロット付きローターから延びるベーンの露出領域を押します。カム リングは楕円形でローターが中心にあるため、圧力によってローター シャフトにアンバランスなトルクが発生します。ローターが回転すると、ベーンがカムリングの輪郭に沿って動き、使用済みの流体が出口ポートに運ばれます。デュアル入口ポートと出口ポートがローター ベアリングにかかる​​油圧力のバランスをとり、ギア モーターの特徴であるラジアル側負荷を排除します。この油圧バランスにより、ベーン モーターの極めてスムーズな回転と長いベアリング寿命が実現します。

ほとんどの産業用ベーン モーターはダブルベーンまたはイントラベーン設計を採用しており、メイン ベーン内の小さなバネ仕掛けのベーンにより、遠心力がない始動時でもカム リングとの継続的な接触が保証されます。これにより、即時のトルク伝達が保証され、モーターの優れた低速動作に貢献します。

ベーンモーターの主な性能上の利点

優れた始動トルク

ゼロ速度から高トルクを発生させる能力は、ベーン モーターの優れた点です。オイルが入った瞬間にベーンがカムリングに対して圧力負荷を受けるため、バランスの取れたベーンモーターが 離脱時の定格ランニングトルクの 90 ～ 95% 。比較すると、アキシャル ピストン モーターは通常 85 ～ 90% を達成しますが、ギア モーターは 70 ～ 80% にすぎません。デッドストップから 30 トンの荷重を持ち上げる必要がある頑丈なウインチでは、このほぼ瞬時のトルクにより、モーターを大型化する必要がなくなり、始動時に荷重が後方に滑るのを防ぎます。

スムーズでリップルのない低速動作

ベーンモーターのトルクリップルは通常、 3%未満 平均トルクの割合は、ギアモーターでは 8 ～ 15%、マルチピストンモーターでは 2 ～ 5% です。この滑らかさにより、低速でも安定した動作が可能になります。 10～20rpm 他のタイプのモーターにありがちなスティックスリップ動作がありません。 450 トンの小ねじドライブにベーン モーターを改造したプラスチック射出成形工場では、スクリュー速度を一定に保つことができると報告しました。 ±0.5rpm以内 セットポイントの調整により、ショット重量の一貫性が向上します。 1.2% 不均一なせん断によって引き起こされる溶融温度のスパイクを排除します。

静かでオペレーターに優しい操作性

圧力脈動を生み出す往復ピストンがないため、ベーン モーターが発生する可聴ノイズは大幅に減少します。 1m での一般的な音圧レベルは次のとおりです。 60～72dB(A) 全負荷では、同等のピストン モーターは 78 ～ 88 dB(A) を生成する可能性があります。オペレーターが油圧パワーユニットから数メートル以内で作業する食品加工コンベア用途では、ピストンからベーン駆動モーターに切り替えることで、周囲の騒音レベルが 85dB(A)以上75dB(A)未満 、義務的な聴覚保護具の要件がなくなり、オペレータの疲労が軽減されます。

ベーンモーターの比較: ギア、ベーン、ピストン

適切な油圧回路設計には、ベーン モーターが代替品より優れている点、および限界がある点を理解することが重要です。以下の表は、一般的な産業上の動作条件における主な違いを数値化したものです。

ベーン モーターは、250 bar を超える圧力では第一の選択肢ではありませんが、低騒音、高始動トルク、低リップルのアプリケーションでは明らかにリーダーです。適度なコストと長い耐用年数により、中圧連続使用システムにおいて 10 年間の所有期間にわたって最も経済的なソリューションとなります。

ベーンモーターが主流の産業用途

スムーズな回転、高い始動トルク、静かな動作という独自の組み合わせにより、ベーン モーターはいくつかの要求の厳しい分野でデフォルトの選択肢となっています。

プラスチック射出成形および押出成形

スクリューの回転速度は、溶融品質とショット重量に直接影響します。ベーンモーターの保持能力 ±0.5rpm 広い速度範囲にわたって一貫した可塑化時間と均一な溶融温度が保証されます。欧州の包装メーカーは、8 台の 300 トン印刷機のギア モーターを高応答ベーン モーターに交換し、次のことを文書化しました。 不良部品の 7% 削減 第 1 四半期にかかる費用を 6 か月以内に返済できます。

マリンデッキウインチとキャプスタン

ウインチは、多くの場合、湿った状態や塩分を含んだ状態で荷物を安全に持ち上げるために、デッドストップから最大のトルクを必要とします。研究船の 50 トンのラインプル ウインチのセットが、VQ シリーズのバランス型ベーン モーターにアップグレードされました。 200 bar のシステム圧力で、各モーターは 離脱時のランニングトルクの93% これにより、カウンターバランス バルブのキックオープン スパイクの必要性がなくなり、オペレーターは繊細な海洋計測機器を配備する際に正確なインチング制御を行うことができます。

重量コンベアとロータリー キルン ドライブ

鉱山の長いトラフ付きコンベヤやセメント工場の大口径ロータリーキルンは、ベーンモーターのスムーズな速度上昇の恩恵を受け、ベルトやカップリングにかかる機械的ストレスを軽減します。以前は 2 つのピストン モーターで駆動されていた 250 メートルの集合コンベアは、トルク スパイクによりフレキシブル カップリングの故障が繰り返し発生しました。遊星歯車装置を備えた単一の大容量ベーンモーターに切り替えた後、カップリング寿命が平均寿命から延長されました。 4ヶ月～2年以上 、オペレータープラットフォームのモーター騒音は に低下しました。 68dB(A) .

選択とインストールのベスト プラクティス

変位と圧力をデューティサイクルに適合させる

ベーン モーターは固定容量で入手可能です。 5 ～ 300 cm3/rev 。正しいサイズを選択するには、最大トルク要求だけでなく、連続トルクエンベロープも計算する必要があります。ベーンモーターをピーク圧力で長時間運転すると、ベーンとカムリングの寿命が短くなります。保守的な設計ガイドラインは、連続動作圧力が次の値を超えないようにモーターのサイズを決定することです。 定格最大値の 80% 。 200rpmで120N・mの持続を必要とする可塑化スクリューの場合、理論上の変位50cm3/revおよび定格圧力210barのモーターは連続約155barで動作し、快適なマージンが残されます。

流体の清浄度には妥協の余地はありません

密着したベーンとカムリングには、ギアモーターよりもクリーンなオイルが必要です。鉱油ベースの液体の目標清浄度レベルは次のとおりです。 ISO 4406 18/16/13 またはそれ以上です。 β₁₀ ≥ 75 定格のフルフローリターンフィルターとポンプの下流の高圧フィルターを強くお勧めします。文書化されたある事例では、濾過を無視した工場では、ベーンモーターの耐用年数が 200 年にまで低下しました。 4,000時間未満 シルトサイズの粒子による羽根先端の浸食が原因です。 10µm 絶対高圧フィルターにアップグレードした後、次のモーター セットは 20,000 時間以上を達成しました。

ドレンラインとケース圧力

ベーンモーターには、背圧なしでリザーバーに直接配管された専用のケースドレンラインが必要です。最大許容ケース圧力は通常、 2～3バール 。ドレンラインが挟まれたり詰まったりすると、すぐにシャフトシールが破損し、外部漏れが発生し、ベーンパスが損傷する可能性があります。

耐用年数を最大限に延ばすメンテナンス方法

システムがクリーンな状態に保たれ、モーターが設計範囲内で動作する場合、予防保守の間隔を大幅に延長できます。ベーン モーターを 25,000 時間を超えて確実に動作し続けるには、次の実際的な手順が示されています。

• ケースのドレン流量を四半期ごとに監視します。徐々に増加する場合は、ベーン先端またはプレッシャープレートの摩耗を示します。ドレン流量を超えると モーターの定格流量の 10% 、カートリッジの交換を計画します。
• 500 時間ごとにオイルのサンプルを採取します。鉄やシリコンの粒子数の増加は、カムリングの摩耗やシールの劣化の早期警告です。
• モーターのハウジングを清潔に保ち、熱画像装置でホットスポットがないか確認してください。以上の温度差 10℃ 入口ポートと出口ポートの間で過度の内部漏れが発生する可能性があります。
• 適合するベーンとカム リングを含む純正交換カートリッジのみを使用してください。古い摩耗コンポーネントと新しい摩耗コンポーネントを混合すると、故障が加速する可能性があります。

これらのガイドラインに従うことで、オペレーターは、油圧ベーンモーターが現在利用可能な最も信頼性の高い中圧回転駆動技術であると定義される、長期間にわたるトラブルのないサービスを一貫して達成します。