Transcript Basic Product Application Training: Motor performance

Basic Product Application Training: Motor performance
Tribological challenges in
hydraulic motors
Daniel Nilsson
R&D motors
2012-11-07
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25/09/2012 | Department | © Hägglunds Drives AB 2012. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung,
Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Basic Product Application Training: Motor performance
A Hägglunds motor (CA, CB, CBP, CBM, MB)
can operate continuously at 350 bar and speeds
ranging from zero to max speed.
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Basic Product Application Training: Motor performance
Check list Compact motors
420bar
Max 10000 load cycles
Pressure peaks
350bar
Oil viscosity in motor casing
Coated piston assembly at low speed/high power
Dimesioning for rating life
Oil cleanliness below 16/13
Speed
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Continuous duty
max
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Basic Product Application Training: Motor performance
Max 10000 load cycles up to 420 bar
Fatigue cracks may occur in applications with multiple high pressure peaks
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Basic Product Application Training: Motor performance
Tribological interfaces in radial piston hydraulic motor
Cam
Piston
Piston
assembly
assembly
Cam-roller
Camroller
Piston-roller
Piston-roller
CylinderCylinderpiston
ring
piston ring
Cylinder
Cylinder-piston
piston
Other interfaces:
• Roller bearings
Hydrostatic
• Radial lip seals Hydrostatic
balancing
balancing
• Distribitur
Cylinder
Cylinder
block
block
5
Valve
plate
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Tribological challenges in sliding contacts
Mixed/boundary
lubrication:
Risk for wear
Starting efficiency
Seizure
Boundary
Boundary
lubrication
lubrication
Mixed
Mixed
lubrication
lubrication
5rpm CA
3rpm CB
1,7rpm CBM
Full film
Full
film
lubrication
lubrication
Speed x viscosity / pressure
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18/03/2012 | Department | © Hägglunds Drives AB 2012. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung,
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Basic Product Application Training: Motor performance
Oil viscosity in motor casing
 Low speed, high torque motor works
best with oil viscosity between 40 and
150cSt, regarding volumetric/mechanical
efficiency, robustness and low speed
capability. Also piston ring wear is
minimized with correct viscosity.
 Minimum viscosity is the oil viscosity
needed to avoid risk for seizure at high
power, 20cSt (10cSt for some motor
types).
 Multigrade oils will result in thinner oil
film than expected.
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Basic Product Application Training: Motor performance
Adhesive wear at low speed
Wear piston
ring
Oscillating
direction
Oscillating
direction
3D pictures
taken with
Wyko optical
profiler, width
is 1,2mm
Field application with wear problem, standard
piston, >0,5rpm, 100-200bar, 8000h
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Basic Product Application Training: Motor performance
Low wear with coated piston
Coated piston improves running in
and avoid cold welding of asperities
Oscillating
direction
Oscillating
direction
3D pictures
taken with
Wyko optical
profiler, width
is 1,2mm
Laboratory test with coated piston 0.5rpm, 300bar, 4000h
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Basic Product Application Training: Motor performance
Coated piston assembly
• Lower risk for piston-cylinder wear at low speed
• Better seizure resistance
• Lower sensitivity for contaminants
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Basic Product Application Training: Motor
performance
Typical Weibull distribution
Re lia So f t W e ibull+ + 7 - w w w . Re lia So f t. co m
Probability - Weibull
99, 000
Pro ba bility-W e ibull
CB@ 70% 1-Side d T [T]
Da ta 1
W e ibull-2P
RRX SRM MED F M
F = 10/S= 0
Da ta Po ints
Pro ba bility Line
To p CB-I
90, 000
U n r e lia b ilit y , F ( t )
50, 000
10, 000
MTTF about 5xL10=5000
5, 000
L10=700h
with 70%
confidence
1, 000
100, 000
                 
11
L50=6000
1000, 000
10000, 000
Da nie l Nilsso n
Bo sch Re xro th Hä gglunds
2012-11-05
13:09:27
100000, 000
T ime, (t)
L10=1000
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Basic Product Application Training: Motor performance
Dimensioning for rating life
Rating life calculations based on ISO281 and is
adjusted to actual motor tests in laboratory.
Rating life calculations reliable
Rating life depend on:
• Pressure
• Viscosity in motor casing
• Speed
• Number of cams
• Short or long stroke cam (short stroke cam gives larger contact radius)
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Oil cleanliness below 16/13
Particle contamination piston-cylinder in mining industry
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Basic Product Application Training: Motor performance
Abrasive wear from particles piston-roller
Coated roller in coated piston
assembly will increase resistance
against abrasive wear
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Basic Product Application Training: Motor performance
Check list
420bar
Max 10000 load cycles
Pressure peaks
350bar
Oil viscosity in motor casing
Coated piston assembly at low speed/high power
Dimesioning for rating life
Oil cleanliness below 16/13
Speed
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Continuous duty
max
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Basic Product Application Training: Motor performance
Future tribological challenges
 Lower energy consumption
 System optimization
 Lower lift off speed
 Lower boundary friction
 Energy efficient oils
 Reliability
 Lower lift off speed
 Better durability for contaminants
 Low wear at low cost
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Basic Product Application Training: Motor performance
Demanding applications = suitable for Hägglunds drives
 Shedders – shock loads
 Mobile applications– high power, low viscosity, high power density
 Sugar – long service life, high pressure
 Waste paper feeder – operation at extremely low speed
 Feeders – high starting torque, multiple starts/stops
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