Medição da deslocação do motor hidráulico: verificações em bancada e limitações

Para medir o deslocamento do motor hidráulico, relacionar o volume de fluido com o número de rotações do #eixo durante uma condição de teste definida. A vazão de entrada dividida pela velocidade fornece um deslocamento aparente, que não é automaticamente o deslocamento geométrico do motor: vazamentos internos, compressão de fluido, ajuste da configuração de medição e erro de medição afetam o resultado. Portanto, uma medição útil do deslocamento do motor hidráulico registra pressão, temperatura, velocidade, localização do fluxo e trajeto do dreno juntamente com o cálculo. Para um motor não identificado, considerar o resultado como evidência para comparar com um código de modelo exato e documentação do fornecedor, em vez de constituir uma base suficiente para solicitar a substituição. Esta guia explica o cálculo e as limitações relevantes em uma revisão de aceitação do OEM.

Defina qual deslocamento você está tentando estabelecer

O deslocamento geométrico é o volume nominal deslocado pelas câmaras de trabalho por revolução do eixo em uma configuração ou ajuste especificados. Normalmente é expresso em cm³/rev, o que equivale a mL/rev. Um motor com deslocamento fixo possui um valor geométrico nominal, enquanto uma unidade com deslocamento variável possui um intervalo e um valor dependente da posição. Nenhuma dessas duas características é idêntica a cada volume de entrada medido por revolução em serviço.

O deslocamento aparente é uma proporção calculada a partir de um fluxo e uma velocidade observados. Na operação de um motor, o óleo de entrada pode incluir tanto o óleo associado à movimentação útil da câmara quanto o fluxo de fuga. Consequentemente, o volume aparente de entrada por revolução pode exceder o valor geométrico. Essa diferença pode se tornar importante em baixas velocidades, altas pressões diferenciais ou em condições de operação desgastadas.

Documente o propósito da medição antes de escolher uma metodologia. Identificar uma família #de deslocamentos aproximados, verificar o valor nominal declarado pelo fornecedor e medir a eficiência volumétrica são tarefas distintas. Um coeficiente de vazão-velocidade no campo pode apoiar a primeira tarefa. Uma afirmação de aceitação defensável para os outros requer um procedimento específico, instrumentos rastreáveis e uma configuração do motor confirmada.

Leia a identidade completa antes de conectar um teste

Registre as informações do fabricante, o código completo do modelo, o identificador de série ou lote e qualquer código de controle de deslocamento. Fotografe a placa de identificação, a haste, a face de montagem, os orifícios de trabalho e os orifícios de drenagem. Compare o código completo com a documentação do fornecedor; um número abreviado estampado em um componente da #caixa pode identificar esse componente em vez do motor completo montado.

Não inferir deslocamento apenas com base no tamanho do corpo. Unidades de uma mesma família podem apresentar diferentes geometrias de câmara ou deslocamentos configurados. Um flange, eixo e contorno geral semelhantes são pistas mecânicas úteis, mas não constituem prova do volume interno. Uma fotografia externa de um motor em estilo A2FM, como a ilustrada neste guia, não pode confirmar um deslocamento ou pressão especificamente determinados.

Para um motor variável, defina a posição de controle e se ele pode mudar durante o teste. Uma configuração com ação de mola, controle dependente da pressão ou comando remoto podem alterar o deslocamento à medida que as condições operacionais mudam. Se o estado de controle não for conhecido, registre essa incerteza e evite apresentar um único valor medido como deslocamento nominal #do motor.

O cálculo de fluxo em relação à velocidade

Quando o fluxo de entrada Q é medido em L/min e a velocidade do eixo n em rev/min, o deslocamento aparente D_app = 1000 × Q / n em cm³/rev. O fator 1000 converte litros em centímetros cúbicos. Ambas medidas devem descrever o mesmo intervalo de operação constante e a mesma ramificação do motor; o fluxo da bomba de toda a máquina não é necessariamente o fluxo de entrada do motor.

Para um teste ilustrativo, 12,0 L/min entrando no motor a 200 rev/min dá D_app = 1000 #× 12,0 / 200 = 60,0 cm³/rev. Esse resultado informa o volume de entrada por revolução observada. Isso não estabelece que o deslocamento geométrico nominal do motor seja exatamente 60 cm³/rev, nem o código de deslocamento de uma substituição visualmente semelhante.

Se um deslocamento geométrico documentado D já for conhecido, a eficiência volumétrica do motor pode ser expressa como eta_v = D × n / (1000 × Q). Reordenando, obtemos D = eta_v × 1000 × Q / n. A eficiência deve ser obtida a partir de uma medida aplicável ou de dados fornecidos pelo fabricante nas condições relevantes. Escolher uma eficiência assumida para forçar o cálculo a corresponder a um tamanho de catálogo desejado inviabiliza o objetivo do teste.

Por que as medições de entrada e saída não são intercambiáveis

Um medidor de fluxo na entrada do motor mede o fluxo da ramificação de entrada. Um medidor na linha de retorno mede o que chega a esse ponto após o motor e quaisquer conexões intermediárias. O óleo de resfriamento do motor pode sair por um caminho separado, e válvulas de descarga ou reposição podem adicionar ou remover o fluxo. Uma conexão de desvio também pode fazer com que a leitura do medidor difera do fluxo real no ponto de trabalho.

Desenhe as conexões de teste e marque todas as vias de fluxo antes de calcular o deslocamento. Observe se o dreno retorna separadamente, une-se à saída do poço de trabalho mais abaixo do medidor ou participa de uma disposição interna aprovada. Essas distinções determinam o que pode ser inferido a partir das leituras. Além disso, impedem uma comparação incorreta entre dois testes realizados em locais diferentes do medidor.

A subtração do fluxo de vazão separado do fluxo de entrada pode fornecer um contexto útil, mas não é uma correção universal para deslocamento geométrico. A fuga pode atravessar internamente as vias de trabalho e o fluxo de vazão pode incluir outras vias de óleo dependendo do design do motor. Uma correção só é defensável quando o circuito e as vias de fuga são identificados pelo método de ensaio aplicável.

Um método de contagem de volume e seus limites práticos

Um método de contagem de volume mede o volume de fluido associado a um número conhecido de rotações do eixo. Em princípio, D_app = V / N quando o volume coletado V for em mL e as rotações contadas N forem de rotações completas. Medir mais de algumas rotações pode reduzir a influência relativa de um único erro de contagem ou de uma pequena errada de resolução volumétrica.

Por exemplo, um giro de 300 mL associado a dez voltas completas corresponde a 30 mL/rev antes de considerar efeitos de vazamento, compressibilidade e configuração. Um giro final parcialmente concluído, uma bolha de ar na linha ou óleo não medido encaminhado por outro porto podem afetar substancialmente uma observação de volume tão pequeno. Registre as posições de início e fim, a definição do volume e a direção da rotação.

Esta equação não é uma instrução para manobrar manualmente nenhum motor ou alimentá-lo através de um recipiente aberto improvisado. Alguns motores exigem condições mínimas de carga ou lubrificação, e alguns sistemas incluem freios, válvulas ou caminhos de lubrificação para os rolamentos. Utilize um método de bancada homologado pelo fabricante realizado por pessoal qualificado. Não utilize uma unidade seca ou modifique as entradas apenas para obter uma leitura de volume.

Métodos de medição comparados

Método ou evidência	O que é estabelecido	Principais limitações	O que gravar
Código completo do modelo e desenho do fornecedor	Deslocamento e configuração geométricas declaradas	A identidade pode ser incompleta ou a documentação pode não corresponder à montagem.	Código completo, revisão do desenho e configuração confirmada
Fluxo de entrada constante dividido pela velocidade	Volume de entrada aparente por revolução	Inclui vazamento e depende das condições do teste	Localização da vazão, velocidade, diferença de pressão e temperatura do fluido
Método de bancada de contagem de volume aprovado	Volume por turno contado segundo o método indicado	Sensível às condições de roteamento, ar, número de voltas e método	Definição de volume, rotações completas, revisão da direção e procedimento
Medidas de entrada, saída e drenagem separada	Balanço de fluxo e contexto de vazamento	Rutas internas desconhecidas podem impedir a correção única	Todos os portos, estados das válvulas, localizações dos medidores e leituras sincronizadas
Teste calibrado em vários pontos em relação ao deslocamento declarado	Evidências do comportamento volumétrico em funcionamento	Exige configuração conhecida e critérios de aceitação aplicáveis	Repetir pontos, incerteza do instrumento e limites do fornecedor

Suporte ao contexto técnico: NPTEL: cálculos de fluxo, deslocamento e eficiência de motores hidráulicos, NPTEL: fundamentos da hidráulica do petróleo. Esta lista de critérios de avaliação não estabelece uma classificação ou um limite de aceitação universal para um produto.

A tabela compara os tipos de evidências em vez de atribuir pressões de teste ou limites de aprovação universais. Esses valores devem ser obtidos a partir da documentação exata do motor e do procedimento de aprovação acordado.

Controlar a temperatura, a pressão e a velocidade durante a comparação

A viscosidade do fluido hidráulico varia com a temperatura e influencia a vazão. Um teste quente e um teste frio podem produzir deslocamentos aparentes diferentes mesmo quando o deslocamento geométrico #do motor não mudou. Registre a viscosidade do fluido e a temperatura estabilizada. Evite comparar os valores obtidos no campo com as curvas fornecidas sem verificar as condições de #viscosidade e temperatura da curva.

A pressão deve ser medida em todos os pontos de trabalho, e não assumida a partir de um medidor no ponto de entrada. A pressão de retorno afeta a diferença real de pressão do motor. A pressão de fuga é uma condição separada que pode influenciar a exposição da vedação e deve permanecer dentro #dos limites do motor. Uma configuração nominal de alívio do sistema não substitui a medição dessas limitações durante a realização do teste.

A seleção da velocidade também é importante. Em velocidades muito baixas, a perda de energia pode representar uma grande parte do fluxo total de entrada e um eixo instável pode dificultar a medição média. Em velocidades mais altas, as perdas de energia na entrada e na saída podem se tornar significativas. Escolha pontos de medição de acordo com o procedimento aprovado, estabilize cada ponto e repita as leituras, em vez de usar uma velocidade arbitrária que acabe produzindo um número conveniente.

Quantificar a incerteza antes de comparar tamanhos próximos

A incerteza de fluxo e velocidade afeta a razão. Como primeiro filtro conservador para erros relativos pequenos, acrescente as magnitudes das incertezas relativas de fluxo e velocidade. Esta é uma estimativa aritmética de caso mais grave, não um cálculo completo de incerteza estatística. A calibração do instrumento, a resolução, a repetibilidade, a coleta de amostras sincronizada e o desvio operacional podem exigir termos adicionais.

Supõe-se que uma leitura de fluxo apresente uma incerteza aplicável de ±1,0% da leitura e que a velocidade tenha ±0,5% da leitura no intervalo de testes real. A contribuição conservadora do instrumento para a #razão é aproximadamente ±1,5%, antes de adicionar os efeitos do método. A 60 cm³/rev corresponde a aproximadamente ±0,9 cm³/rev. Estas são entradas ilustrativas do instrumento, não representando desempenho prometido para um medidor de fluxo ou um tacho.

Verifique se a precisão do instrumento está indicada em porcentagem da leitura ou em porcentagem da escala completa. Uma especificação em escala completa pode gerar um erro relativo substancial quando o fluxo estiver próximo ao limite inferior da faixa #do medidor. Se a faixa de incerteza se sobrepor a duas famílias de deslocamento possíveis, a observação não poderá distingui-las de forma confiável. Melhorar a evidência ou confirmar a identidade do modelo, em vez de arredondar para o tamanho preferido.

Interpretar um resultado que não corresponde ao nome da placa

Primeiro, verifique as unidades, a localização do sensor e a identificação da velocidade do eixo. Um sensor no eixo da caixa de transmissão intermediária exige a verificação da relação para obter a velocidade do eixo do motor. Um display de fluxo imperial deve ser convertido de forma consistente antes de aplicar uma fórmula escrita em L/min. Uma conexão de passagem ou de flutuação pode explicar uma discrepância de fluxo sem qualquer alteração na geometria do motor.

Em seguida, verifique a posição de controle de deslocamento e as condições de operação. Compare os valores repetidos em relação a uma temperatura e uma diferença de pressão de fluido estáveis. Uma relação que aumenta com a pressão pode indicar um aumento da vazão, mas essa observação isolada não é suficiente para diagnosticar um problema completo. Uma investigação separada do fluxo de drenagem e os dados operacionais #do fornecedor podem ajudar a identificar os caminhos relevantes.

Se as evidências continuarem inconsistentes, informe o motor como não identificado ou requerendo revisão. Não ajuste o deslocamento indicado, declare fabricação falsa ou rejeite um fornecedor apenas com base em um coeficiente de potência. A decisão de aceitação deve distinguir discrepâncias de identidade, discrepâncias de medição e discrepâncias de desempenho operacional, pois cada uma exige um acompanhamento diferente.

Relatório de aceitação prática para aquisição

Incluir a identidade do motor, o deslocamento geométrico reivindicado pelo fornecedor, a configuração fixa ou variável, o desenho do circuito e todas as atribuições de portos. Listar o fluido, a temperatura, as pressões de entrada e saída, a pressão do caso, a velocidade do eixo e as leituras de fluxo utilizadas em todos os cálculos. Especificar os instrumentos, os intervalos de medição, o estado de calibração e a incerteza aplicável em cada ponto.

Mostre o deslocamento aparente calculado separadamente de qualquer valor corrigido ou declarado. Declare o método de correção e as provas caso seja utilizada uma correção volumétrica. Conservar as leituras repetidas individuais, bem como as médias; a média pode esconder uma operação instável que o engenheiro precisa analisar. Anexe o procedimento aprovado e os critérios acordados, em vez de estabelecer um limite de aprovação após ver o resultado.

Para uma solicitação de substituição, inclua as dimensões do montante, os detalhes do eixo, os requisitos de rotação, os freios ou as válvulas auxiliares, o ciclo de trabalho e os limites de pressão e velocidade permitidos. O deslocamento é uma parte da compatibilidade. Uma substituição que produz a velocidade esperada ainda pode apresentar requisitos inadequados para o vazamento do óleo, o torque de partida ou as interfaces mecânicas.

Limites de segurança antes de qualquer teste com bancada ou máquina

Um motor hidráulico pode acelerar inesperadamente ou acionar máquinas conectadas. O pessoal qualificado deve utilizar o procedimento de retenção, proteção, limitação de pressão e isolamento de energia homologado pela máquina ou #bancada. Estabelecer uma condição de parada segura antes de iniciar uma medição. A pressão armazenada, as cargas gravitacionais e os acumuladores exigem atenção mesmo após a desconexão da energia elétrica.

Modifique as conexões apenas após o isolamento e a verificação do estado seguro. Mantenha os orifícios de drenagem e os caminhos de lubrificação necessários de acordo com a aprovação do fabricante e nunca limite um orifício de drenagem para tornar um valor calculado mais favorável. Caso a identidade do modelo ou a função do orifício não esteja resolvida, obtenha a documentação correta antes de realizar uma verificação que possa danificar a unidade ou colocar em risco a segurança de pessoas.

Perguntas frequentes

A divisão do fluxo pela velocidade dá o deslocamento exato do motor?

Proporciona o volume de entrada aparente por revolução quando o fluxo é medido na entrada do motor. A presença de vazamentos e as condições operacionais podem fazê-lo diferir do deslocamento geométrico. A identificação precisa também exige evidências de configuração e método.

Quais unidades devo usar na fórmula de deslocamento?

Para Q em L/min e n em rev/min, use D_app = 1000 × Q / n para obter cm³/rev. Para o volume medido V em mL sobre o número de revoluções contadas, V / N dá mL/rev, numericamente igual a cm³/rev.

Posso subtrair o fluxo de drenagem de casos para obter o deslocamento geométrico?

Não universalmente. A correção depende dos caminhos #de vazamento internos do motor e do circuito de teste. A vazão cruzada e outras contribuições de drenagem podem impedir que uma simples subtração permita estabelecer o deslocamento geométrico.

As dimensões da habitação podem identificar um deslocamento desconhecido?

Esses itens podem ajudar a identificar uma família de peças mecânicas, mas vários deslocamentos podem compartilhar a mesma aparência externa. Antes de selecionar uma peça de substituição, confirme o código completo do modelo, o desenho do fornecedor e a documentação de testes aprovados.

Devo testar com uma velocidade muito baixa para facilitar a contagem de revoluções?

Use a faixa #de velocidade do método aprovado. Velocidades muito baixas podem aumentar o efeito relativo #da fuga e produzir rotação instável. Uma velocidade de contagem conveniente não é automaticamente uma condição confiável para estimar o deslocamento nominal.

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Lição da Universidade: 6.3 – Motores Hidráulicos

Esta palestra da NPTEL, realizada na universidade, explica os princípios de fluxo, deslocamento e velocidade dos motores hidráulicos utilizados nos cálculos. Não autoriza a realização de testes de motor improvisados.

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Referências técnicas

• NPTEL: cálculos de fluxo, deslocamento e eficiência de motores hidráulicos
• NPTEL: fundamentos da hidráulica do petróleo
• NIOSH: isolamento de energia perigosa

As fontes corroboram os princípios e o âmbito da metodologia declarados. As informações apresentadas e os documentos de outro fabricante não estabelecem as especificações, garantias ou a filiação à marca da Prance.