Gerotor- vs. Geroller-Motor: Auswahl eines langsamen Hydraulikantriebs

Gerotor- vs. Gerollermotor Der Vergleich konzentriert sich auf den Verdrängungssatz in einem langsam laufenden Hydraulikmotor mit hohem Drehmoment. Ein Gerotorsatz verwendet direkten Gleitkontakt zwischen einem außenverzahnten inneren Stern und einem innenverzahnten äußeren Ring. Ein Geroler fügt Rollen um die Kontaktpositionen des äußeren Rings hinzu, wodurch der Gleitkontakt in einen Rollkontakt umgewandelt wird. Das Rollendesign kann den mechanischen Wirkungsgrad, das Anlaufverhalten, die Laufruhe bei niedrigen Drehzahlen und die Haltbarkeit bei hoher Belastung verbessern, aber der komplette Motor bestimmt dennoch die Nennleistung. Verdrängung, Ventilsteuerung, Wellen- und Lagerdesign, Gehäusedruck, Druckdifferenz, Drehzahl, Einschaltdauer und Kreislaufschutz sind wichtiger als der Name allein.

Prinzip des geteilten Orbitalmotors

Der innere Stern hat einen Lappen weniger als die umgebende äußere Geometrie und bewegt sich auf einer exzentrischen Bahn. Während Hydrauliköl in ausgewählte Kammern geleitet wird, wirkt Druck auf die sich verändernden Kammervolumen und bewirkt, dass der Stern kreist. Eine Kupplung wandelt die Umlaufbewegung in eine konzentrische Abtriebswellendrehung um. Ein Verteilerventil verbindet sich ausdehnende Kammern wiederholt mit der Niederdruckseite und sich zusammenziehende oder angetriebene Kammern mit der Hochdruckseite, abhängig von der Drehrichtung des Motors.

Da der Verdrängungssatz pro Umdrehung der Welle ein verhältnismäßig großes Volumen umschließt, können Orbitalmotoren in vielen Anwendungen ohne ein separates Untersetzungsgetriebe bei niedriger Drehzahl ein nutzbares Drehmoment erzeugen. Sie sind Verdrängungsmotoren: Die theoretische Drehzahl ergibt sich aus dem Volumenstrom geteilt durch das Schluckvolumen, während das theoretische Drehmoment durch den Druckunterschied und das Schluckvolumen bestimmt wird. Leckage und Reibung verringern die tatsächliche Leistung.

Was ist ein Gerotor-Motor?

In einem Gerotorsatz berühren sich die Profile des inneren Sterns und des äußeren Rings direkt. Die Kammern dazwischen vergrößern und verkleinern sich, während der Stern umläuft. Der Mechanismus ist kompakt und wirtschaftlich, wodurch er sich für viele leichte und mittlere Antriebe mit niedriger Drehzahl eignet. Der direkte Kontakt bedeutet, dass Gleit- und Kontaktreibung durch Geometrie, Oberflächengüte, Schmiermittelfilm, Material und Betriebsgrenzen beherrscht werden müssen.

Die allgemeine Gerotorgeometrie wird auch in Pumpen verwendet. Ein offener Forschungsbericht der Universitat Politècnica de Catalunya behandelt Gerotor-Technologie in Pumpen und Orbitalmotoren, einschließlich Geometrie, Modellierung und Leistungsforschung. Das Maha Fluid Power Research Center der Purdue University listet ebenfalls begutachtete Arbeiten zu Wirkungsgrad von Gerotorn und hydraulischen Orbitalmotoren.

Was ist ein Gerollt-Motor?

Ein Gerollersatz setzt zylindrische Rollen in die Positionen des Außenrings ein. Der innere Stern arbeitet gegen diese Rollen, während er umläuft. Wälzkörper reduzieren die Gleitreibung an dieser Grenzfläche und können den Wirkungsgrad und das Verschleißverhalten verbessern, insbesondere bei höheren Lasten oder niedrigen Drehzahlen. Die zusätzlichen Teile und höheren Fertigungsanforderungen machen den Verdrängungssatz in der Regel komplexer.

Rollen eliminieren weder Reibung noch Leckagen. Der Verteiler, die Kupplung, die Wellenlager, Dichtungen, das Axialspiel und das Gehäuse tragen weiterhin zu Verlusten bei. Ein Gerollersatz kann zudem weder einen falschen Kreislauf, einen unzureichenden Rücklauf, übermäßigen Gehäusedruck, Querkräfte noch kontaminiertes Öl ausgleichen.

Vergleich von Gerotor und Geroller

Drehmoment, Drehzahl und Weg

Die theoretische Motordrehzahl ist der Volumenstrom geteilt durch das Schluckvolumen, unter Verwendung einheitlicher Einheiten. Die tatsächliche Drehzahl ist niedriger, da ein Teil des Zufuhrvolumenstroms intern leckt. Das theorethische Drehmoment ist proportional zur Druckdifferenz multipliziert mit dem Schluckvolumen und geteilt durch eine Rotationskonstante. Das tatsächliche Abtriebsdrehmoment ist niedriger, da mechanische Reibung einen Teil der Eingangsleistung verbraucht.

Bemessung Sie nicht allein anhand theoretischer Gleichungen. Anlaufdrehmoment, minimale stabile Drehzahl, mechanischer und volumetrischer Wirkungsgrad, zulässiger Gegendruck, Druckspitzen, Lösebedarf der Bremse und thermische Belastung können die Auswahl dominieren. Überprüfen Sie die vollständigen Drehzahl-Drehmoment- und Wirkungsgrad-Daten bei der vorgesehenen Ölviskosität und Temperatur. Unser verwandter Artikel erklärt Hydraulikmotor Drehmoment und Drehzahl Beweis.

Anzugsmoment und Betrieb bei sehr niedrigen Drehzahlen

Haftreibung, Verteilerübergang, Dichtungswiderstand, Lastschwankung und Kammerdruckausgleich beeinflussen das Anlaufdrehmoment. Eine Maschine, die unter Last wieder anlaufen muss, erfordert möglicherweise mehr als die Berechnung des kontinuierlichen Betriebsdrehmoments. Fordern Sie Anlaufdrehmomentdaten an und definieren Sie die niedrigste Betriebsdrehzahl, die Lastträgheit, die erwartete Stopposition und die erforderlichen Drehrichtungswechsel.

Bei sehr geringen Geschwindigkeiten werden Leckagen und einzelne Verdrängungsvorgänge deutlicher sichtbar. Der Ausgang kann Drehzahlschwankungen aufweisen, selbst wenn die durchschnittliche Drehzahl stimmt. Ein Geroller-Mechanismus kann helfen, aber die Ventilsteuerung und die gesamte Motorkonstruktion bleiben wichtig. Wenn eine präzise Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit erforderlich ist, zeichnen Sie die zulässige Drehzahlvariation auf und validieren Sie den Motor mit dem tatsächlichen Steuerventil und der Last.

Differenzdruck, Rücklaufdruck und Gehäusedruck

Das Motordrehmoment reagiert auf die Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass, nicht allein auf den Einlassdruck. Eine restriktive Rücklaufleitung, ein nachgeschaltetes Ventil, ein in Reihe geschalteter Motor oder ein Bremskreis erhöhen den Auslassdruck und verringern das nutzbare Gefälle bei einem bestimmten Versorgungdruck. Es kann auch die Belastung von Dichtungen und Gehäuse erhöhen.

Einige Orbitalmotoren leiten interne Leckage über einen Niederdruck-Hauptanschluss ab; andere erfordern oder erlauben unter definierten Bedingungen eine separate Gehäusedeckelleckage. Die Belastbarkeit der Wellendichtung und der zulässige Gehäusedruck variieren. Blockieren, ergänzen oder leiten Sie einen Leckageanschluss niemals basierend auf einer anderen Baureihe um. Bestätigen Sie, ob der Motor in Reihe, mit Closed-Center-Bremsung oder unter hohem Rücklaufdruck betrieben werden darf.

Lagerlasten und Anwendungsmechanik

Der Verdrängungssatz erzeugt Drehmoment, aber die Abtriebswelle und die Lager müssen auch externe Lasten aufnehmen. Radantriebe, Kettenräder, Riemenscheiben, Schnecken und Kupplungen erzeugen unterschiedliche Radial- und Axialkräfte. Die Querkraft hängt von der Größe, der Richtung und dem Abstand von der Montagefläche ab. Ein Motor mit ausreichendem hydraulischem Drehmoment kann dennoch ausfallen, wenn seine Lageranordnung ungeeignet ist.

Geben Sie den Teilkreisdurchmesser des Ketten- oder Zahnriemensickers bzw. der Riemenscheibe, die Ketten- oder Riemenspannung, den Achsabstand (Versatz), die Kupplungsart, die Axiallast, die Einbaulage und die Stoßbelastung an. Wenn ein externes Lager oder Getriebe die Last trägt, definieren Sie die Ausrichtung und die Kupplungsbewegung. Verwenden Sie die Motorwelle nicht als tragende Achse, es sei denn, die Baureihe ist für diesen Zweck ausgelegt.

Leistungsschutz und Bremsen

Trägheit kann einen Hydraulikmotor antreiben, nachdem das Wegeventil geschaltet hat. Eine Last kann den Motor auch an einem Hang oder bei einer Senkfunktion überholen. Kreuzschockventile, Nachsaugventile, Senkbrems- oder Bremsventile, Speisepumpe und mechanische Bremsen können erforderlich sein. Die richtige Anordnung hängt davon ab, ob die Last lastziehend, überfahrend, umkehrbar oder sicherheitskritisch ist.

Ein geschlossenes Ventil kann sich ausdehnendes Öl bei Temperaturwechseln einschließen, und abrupte Umkehrungen können Druckspitzen erzeugen. Der Kreislaufschutz muss auf die Maschinendynamik ausgelegt und darf nicht aus einem generischen Diagramm übernommen werden. Die Warnung von OSHA bezüglich unsichere Modifikationen des Hydrauliksystems verdeutlicht, warum eine Erhöhung des Drucks oder der Austausch von Komponenten eine vollständige technische Überprüfung erfordert.

Kontaminations- und Schadensnachweise

Partikel können Verteilerflächen einritzen, Stern- und Ringprofile beschädigen, Rollen markieren und die innere Leckage erhöhen. Zu dünnes, überhitztes, mit Luft versetztes oder unverträgliches Öl kann die Schmierung schwächen. Ein Motor, der unter Last langsamer wird, hat möglicherweise einen unzureichenden Volumenstrom, übermäßige Leckage, hohen Rücklaufdruck, Bremsenschleifen, Steuerventilverluste oder einen überlasteten Mechanismus.

Eingangs- und Ausgangsdruck, Durchfluss, Öltemperatur, Drehzahl, Soll-Ventilposition, Gehäuse- oder Leckölfluss, Lastzustand und Geräuschentwicklung erfassen. Filter und Öl vor dem Öffnen des Motors inspizieren. Die Ausrichtung der Komponenten und die Steuerzeiten dokumentieren. Wenn nur der Verdrängungssatz ausgetauscht wird, ohne verunreinigtes Öl oder Druckstöße im System zu beheben, besteht die Gefahr eines erneuten Auftretens des Fehlers.

Auswahl- und Angebotsanfrage-Checkliste

• Gerotor- oder Geroller-Präferenz und Einsatzgrund
• Hubverdrängung und Zielgeschwindigkeit über den gesamten Volumenstrombereich
• Anforderungen an das Anlauf-, Start-, Maximal- und Haltemoment
• Kontinuierlicher und transienter Differenzdruck
• Rückdruck, Reihenschaltung und Leölanschluss
• Drehrichtungsumkehr, ziehende Last und Bremsverfahren
• Welle, Flansch, Anschlüsse, Rotation und Bauraum
• Radiale, axiale und fliegende Lasten mit Abmessungen
• Flüssigkeit, Viskosität, Temperatur, Sauberkeit und Umgebungsbedingungen
• Bestehender Modellcode, Schaltung, Tastverhältnis und Ausfallnachweise

Bewerten Sie Prance Hydraulic Orbitalmotoren-Baureihe und breiter Hydraulikmotor-Übersicht. Zu den ergänzenden Prüfungen gehören LSHT-Motorenauswahl, Überprüfung der Motorgehäuseleckageleitung, und Motoren-Anfrage-Eingaben.

Lernvideo: Bewegung der Gerotorkammer

Schau dir das Gerotor-Prinzip auf YouTube an. Die Kammeranimation hilft, die Geometrie zu erklären, spezifiziert jedoch nicht die Lastklasse eines Motors.

FAQ

Ist Geroler dasselbe wie Geroller?

Geroler ist eine in der Industrie weit verbreitete Schreibweise und ein vom Markennamen abgeleiteter Begriff; Geroller ist eine beschreibende Schreibweise. Beide bezeichnen gemeinhin einen ZAHNRAD-Satz (Orbital-Satz) mit Rollen im Außenring.

Erzeugt ein Gerollermotor immer mehr Drehmoment?

Nicht automatisch. Das Drehmoment hängt von Hubraum, Druckdifferenz, Wirkungsgrad und den vollständigen Motorengrenzen ab. Rollenkontakt kann die Leistung unter anspruchsvollen Bedingungen verbessern.

Welcher Motor ist bei sehr geringer Drehzahl besser?

Geroller-Bauart wird häufig wegen eines ruhigeren Schwerlast-Betriebs bei niedrigen Drehzahlen gewählt, aber vergleichen Sie Mindestdrehzahl, Drehmomentwelligkeit, Anlaufdrehmoment und Steuerventilleistung.

Kann ein Orbitalmotor eine hängende Last halten?

Interne Leckage bedeutet, dass der Motor allein nicht als lasthaltende Vorrichtung betrachtet werden sollte. Verwenden Sie eine konstruktive Bremse oder einen Lastekreis, der der Gefährdung angemessen ist.

Warum läuft ein Orbitalmotor unter Last langsam?

Mögliche Ursachen sind ein unzureichender Zulauf, interne Leckagen, ein hoher Rücklaufdruck, Ventilverluste, schleifende Bremsen, ein ungeeignetes Fördervolumen oder eine zu hohe mechanische Last.