Budowa i działanie silnika orbitalnego w maszynach rolniczych i przemysłowych

W maszynach rolniczych, na przykład w potężnych rozrzutnikach obornika czy zautomatyzowanych owijarkach bel, przestrzeń montażowa bywa mocno ograniczona. Podobnie wygląda sytuacja w wielu stacjonarnych urządzeniach przemysłowych, takich jak przenośniki taśmowe czy wciągarki. Konstruktorzy stają tam przed wyzwaniem polegającym na dostarczeniu bardzo wysokiego momentu obrotowego przy zachowaniu stosunkowo niskiej prędkości, bez używania ogromnych przekładni. Silnik orbitalny sprawnie rozwiązuje ten problem, ponieważ bezpośrednio przetwarza energię płynącego pod ciśnieniem oleju na ruch obrotowy wału. Ten specyficzny napęd umieszcza się zazwyczaj na samym końcu całego obwodu. Znajduje się on tuż za pompą tłoczkową lub zębatą oraz zespołem głównych rozdzielaczy kierunkowych. Dzięki temu maszyna zyskuje niezwykle zwarty i niezawodny mechanizm, który porusza elementami roboczymi w najbardziej wymagających warunkach.

Budowa wewnętrzna i mechanizm działania silnika orbitalnego

Sercem całego układu jest precyzyjnie spasowana para stalowych elementów roboczych. Zasadniczą pracę wykonuje tutaj wewnętrzny rotor wyposażony w grube uzębienie zewnętrzne, który porusza się wewnątrz nieruchomego statora o uzębieniu wewnętrznym. Kluczową regułą tej konstrukcji jest to, że rotor ma zawsze o jeden ząb mniej niż otaczający go nieruchomy stator. Kiedy olej hydrauliczny pod wysokim ciśnieniem wpływa do wnętrza, wypełnia zmienne komory robocze powstające tylko po jednej stronie wirnika. Wymusza to ciągły, ekscentryczny ruch rotora względem stalowej obudowy.

Następnie ta potężna siła musi zostać wyprowadzona na zewnątrz. Odpowiada za to solidny wał wyjściowy, który łączy się z wirnikiem za pośrednictwem wewnętrznej przekładni zębatej. Taka specyficzna geometria mechanizmu redukuje prędkość obrotową i jednocześnie drastycznie zwiększa moment przekazywany na maszynę. Dystrybucją cieczy steruje odpowiedni rozrząd tarczowy lub wałowy, co pozwala na bardzo płynną zmianę kierunku obrotów. Wybierając silnik gerotorowy, warto wiedzieć, że w wariantach gerolerowych na obwodzie rotora osadza się specjalne rolki. Ich obecność znacząco zmniejsza wewnętrzne tarcie i wydłuża żywotność podzespołu przy dużych obciążeniach promieniowych.

Charakterystyka pracy, objawy zużycia i dobór zamienników

Napędy tego typu klasyfikuje się powszechnie jako urządzenia LSHT, czyli generujące niskie obroty połączone z ogromnym momentem. Ich zwarta budowa sprawia, że osiągają najwyższą sprawność mechaniczną przy powolnym i mocno obciążonym ruchu. Prędkość robocza zazwyczaj nie przekracza 770 obrotów na minutę, a generowany moment w modelach o dużej chłonności sięga nawet 1660 niutonometrów. Głównym ograniczeniem tej technologii jest odczuwalny spadek sprawności wolumetrycznej, gdy maszyna zmusza napęd do ciągłej pracy powyżej 400 obrotów na minutę. Występuje tu także naturalny opór minimalnej prędkości rozruchowej, wynikający ze stref tarcia ślizgowego między zębami.

Postępujące wyeksploatowanie układu objawia się przede wszystkim wyraźnym spadkiem mocy pod obciążeniem. Rolnik lub serwisant maszyn może zauważyć, że przenośnik zwalnia mimo stałego i wysokiego wydatku głównej pompy zasilającej. Niepokojącym sygnałem alarmowym są również nietypowe piski, silne wibracje oraz wycieki oleju z okolic przednich uszczelnień wału. Zacięcia przy próbie rozruchu często świadczą o poważnym zanieczyszczeniu komór lub wytarciu współpracujących zębów. Dobór nowego podzespołu wymaga sprawdzenia parametrów chłonności i wymiarów kołnierzy mocujących. Firma Hydrokon - Hydraulika Siłowa ułatwia ten proces, dostarczając sprawdzone na rynku modele z serii SMP, OMP oraz BMP. Pasują one wymiarowo do większości układów stosowanych w rolnictwie. Świeży obwód zawsze należy dodatkowo zabezpieczyć przed drobinami metalu, wykorzystując wysokiej klasy filtry powrotne.

Decyzja o zastosowaniu mechanizmu orbitalnego to techniczny strzał w dziesiątkę wszędzie tam, gdzie maszyna wymaga potężnej siły przy bardzo wolnym przemieszczaniu ładunku. Takie warunki panują powszechnie w napędach pomocniczych ciągników, ciężkich rębarkach do drewna czy zmechanizowanych wozach paszowych, gdzie liczy się bezawaryjność w trudnym środowisku. Konstrukcja ta jednak całkowicie przegrywa w aplikacjach wysokodynamicznych. Jeśli urządzenie wymaga długotrwałych prędkości obrotowych znacznie przekraczających 1000 obrotów na minutę lub bardzo precyzyjnego pozycjonowania detali, bezpieczniejszym wyborem pozostają zaawansowane silniki tłoczkowe. Zrozumienie tych technicznych uwarunkowań znacząco ułatwia prawidłowe diagnozowanie maszyn i chroni przed kosztownymi błędami podczas modernizacji parku sprzętowego.