Experten-Methode: Wie man Kubikzoll von Hydraulikmotoren mit 2 Schlüsselformeln berechnet

Oktober 11, 2025

Abstrakt

Die genaue Bestimmung des Hubraums eines Hydraulikmotors, gemessen in Kubikzoll, ist von grundlegender Bedeutung für die korrekte Konstruktion, Auswahl und den Betrieb von Hydrauliksystemen. Diese Berechnung diktiert das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl des Motors für einen bestimmten Flüssigkeitsdurchfluss und Druck, was sich direkt auf die Gesamtleistung, Effizienz und Langlebigkeit des Systems auswirkt. In diesem Dokument werden die Prinzipien der Motorverschiebung erläutert und zwei primäre Methoden für ihre Berechnung vorgestellt. Bei der ersten Methode wird der Hubraum aus bekannten Betriebsparametern wie Flüssigkeitsdurchsatz (GPM) und Drehzahl (RPM) abgeleitet. Bei der zweiten Methode wird der erforderliche Hubraum anhand der anwendungsspezifischen Drehmoment- und Druckanforderungen bestimmt. Das Zusammenspiel von Fördermenge, Drehmoment, Drehzahl und Wirkungsgrad wird anhand von praktischen Beispielen untersucht. Der Diskurs erstreckt sich auch auf die wichtige Umrechnung zwischen metrischen und imperialen Einheiten, die Auswirkungen praktischer Variablen wie Flüssigkeitsviskosität und Systemdruck sowie einen systematischen Leitfaden für die Motordimensionierung, um häufige Ausfälle im Zusammenhang mit einer unsachgemäßen Auswahl zu vermeiden.

Wichtigste Erkenntnisse

Berechnen Sie die Verdrängung anhand von Durchfluss und Drehzahl: CID = (GPM × 231) / U/MIN.
Bestimmen Sie den erforderlichen Hubraum anhand des Drehmoments: CID = (Drehmoment × 6,2832) / (PSI × Wirkungsgrad).
Bemessen Sie Ihren Motor richtig, um Überhitzung und vorzeitigen Systemausfall zu vermeiden.
Beherrschen Sie die Berechnung der Kubikzollwerte von Orbit-Hydraulikmotoren für optimale Leistung.
Berücksichtigen Sie immer die mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrade, um die Genauigkeit in der Praxis zu gewährleisten.
Umrechnung zwischen Kubikzoll (CID) und Kubikzentimeter (cc) mit dem Faktor 16,387.

Inhaltsübersicht

Die fundamentale Rolle der Verdrängung in hydraulischen Systemen
Das Herz der Maschine verstehen: Der Orbit-Hydraulikmotor
Die erste Schlüsselformel: Berechnung des CID aus bekannten Spezifikationen
Die zweite Schlüsselformel: Bestimmung des CID für den Systementwurf
Eine Geschichte von zwei Einheiten: Umrechnung zwischen Kubikzoll (CID) und Kubikzentimetern (cc)
Jenseits der Formeln: Praktische Faktoren, die die Motorauswahl beeinflussen
Eine schrittweise Anleitung zur Dimensionierung Ihres Orbit-Motors
Häufige Fallstricke bei der Motordimensionierung und wie sie zu vermeiden sind
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Schlussfolgerung
Referenzen

Die fundamentale Rolle der Verdrängung in hydraulischen Systemen

Bevor wir uns mit der spezifischen Mathematik der Berechnung befassen können, ist es äußerst wichtig, zunächst eine begriffliche Grundlage zu schaffen. Was messen wir wirklich, wenn wir von der "Verdrängung" eines Motors sprechen? Um dies zu verstehen, muss man wissen, wie ein hydraulisches System die Flüssigkeitsleistung in mechanische Arbeit umsetzt. Ohne dieses Verständnis sind die Formeln lediglich abstrakte Symbole; mit diesem Verständnis werden sie zu leistungsfähigen Werkzeugen für Vorhersage und Konstruktion.

Was ist "Verdrängung" im Zusammenhang mit einem Hydraulikmotor?

Stellen Sie sich einen Moment lang die menschliche Lunge vor. Die Menge an Luft, die Sie mit einem einzigen tiefen Atemzug einatmen können, ist Ihre Lungenkapazität oder Ihr Volumen. In ähnlicher Weise bezieht sich das Hubvolumen eines Hydraulikmotors auf das Volumen der Hydraulikflüssigkeit, das erforderlich ist, um die Abtriebswelle des Motors in einer einzigen, vollständigen Umdrehung zu drehen. Es ist der "Atem" der Flüssigkeit des Motors&#39.

Dieses Volumen wird in Nordamerika und in vielen industriellen Zusammenhängen meist als Kubikzoll pro Umdrehung ausgedrückt, oft abgekürzt als CIR oder CID (Cubic Inch Displacement). In Regionen, die überwiegend das metrische System verwenden, wird derselbe Wert als Kubikzentimeter pro Umdrehung (cc/rev) angegeben.

Denken Sie an die inneren Kammern des Motors. Wenn Druckflüssigkeit von einer Pumpe, z. B. einer elektrischen Hydraulikpumpe, in diese Kammern gepresst wird, drückt sie gegen die inneren Oberflächen und bringt die Kernkomponenten des Motors zum Rotieren. Das Gesamtvolumen aller Kammern, die gefüllt und geleert werden, um diese eine 360-Grad-Drehung zu erzeugen, ist das Hubvolumen des Motors. Ein Motor mit einem großen Hubraum ist wie ein Mensch mit einer großen Lunge; er saugt bei jeder Umdrehung ein großes Flüssigkeitsvolumen an. Ein Motor mit kleinem Hubraum hingegen benötigt für jede Umdrehung ein viel kleineres Flüssigkeitsvolumen. Diese eine Eigenschaft ist der genetische Code des Motors, der seine Kernfähigkeiten bestimmt.

Warum Kubikzoll? Ein Hinweis zu Einheiten und Umrechnungen

Die Verwendung von Kubikzoll ist ein Erbe des imperialen Maßsystems, das in den Vereinigten Staaten nach wie vor vorherrschend ist und in vielen Industriezweigen weltweit, insbesondere im Schwermaschinenbau und in der Automobilindustrie, eine starke historische Basis hat. Ein Kubikzoll ist das Volumen eines Würfels, bei dem jede seiner drei Dimensionen (Länge, Breite und Höhe) ein Zoll lang ist.

Er ist eine greifbare, wenn auch etwas abstrakte Einheit. Zur Veranschaulichung können Sie sich einen normalen sechsseitigen Würfel aus einem Brettspiel vorstellen. Sein Volumen beträgt normalerweise weniger als einen Kubikzoll. Stellen Sie sich nun eine kleine Schachtel vor, die auf jeder Seite etwa 2,5 cm misst; das ist ungefähr ein Kubikzoll. Wenn wir sagen, dass ein Motor einen Hubraum von 10 Kubikzoll hat, meinen wir damit, dass ein Flüssigkeitsvolumen, das zehn dieser kleinen Kästchen entspricht, benötigt wird, um seine Welle einmal zu drehen.

Der globale Charakter von Fertigung und Technik bedeutet jedoch, dass wir bei unseren Einheiten zweisprachig sein müssen. Der Kubikzentimeter (cc), ein Eckpfeiler des metrischen Systems, ist der andere wichtige Akteur. Wie wir in einem eigenen Abschnitt untersuchen werden, ist die Fähigkeit, nahtlos zwischen CID und cc umzurechnen, nicht nur eine nützliche, sondern auch eine notwendige Fähigkeit für jeden, der mit Komponenten arbeitet, die aus verschiedenen Teilen der Welt stammen.

Die direkte Beziehung zwischen Verdrängung, Drehmoment und Geschwindigkeit

Der Verdrängungswert eines hydraulischen Orbit-Motors ist nicht nur eine passive Angabe, sondern bestimmt aktiv die beiden primären Leistungswerte des Motors: Drehmoment und Geschwindigkeit. Die Beziehung ist ein elegantes, umgekehrtes Gleichgewicht.

Verdrängung und Drehmoment: Das Drehmoment ist die Rotationskraft oder Drehkraft, die der Motor erzeugen kann. Man kann es sich als die Kraft des Motors vorstellen'. Ein größerer Hubraum bedeutet, dass die unter Druck stehende Flüssigkeit eine größere innere Oberfläche hat, gegen die sie drücken kann. So wie es mit einem längeren Schraubenschlüssel leichter ist, eine hartnäckige Schraube zu lösen, erzeugt eine größere Fläche, auf die der Druck einwirken kann, eine höhere Drehkraft. Daher erzeugt ein Motor mit einem größeren Hubraum bei einem bestimmten Systemdruck (gemessen in Pfund pro Quadratzoll oder PSI) ein höheres Ausgangsdrehmoment. Aus diesem Grund werden Orbit-Motoren, die im Verhältnis zu ihrer Größe oft einen großen Hubraum haben, als Low-Speed, High-Torque (LSHT) Geräte bezeichnet (Impro Precision, 2023).
Verdrängung und Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit, gemessen in Umdrehungen pro Minute (RPM), gibt an, wie schnell sich die Welle des Motors dreht. Hier ist die Beziehung umgekehrt. Bei einem gegebenen Flüssigkeitsdurchsatz der Pumpe (gemessen in Gallonen pro Minute oder GPM) dreht sich ein Motor mit einem größeren Hubraum langsamer. Das macht intuitiv Sinn. Wenn jede Umdrehung einen großen "Schluck" Flüssigkeit erfordert und die Flüssigkeit mit einer konstanten Rate zugeführt wird, kann der Motor nur wenige Umdrehungen in einer bestimmten Zeitspanne vollenden. Umgekehrt benötigt ein Motor mit einem kleinen Hubraum nur einen kleinen "Schluck" Flüssigkeit pro Umdrehung, so dass er sich bei gleicher Durchflussmenge viel schneller dreht.

Diese grundlegende Abwägung ist der erste Entscheidungspunkt bei der Auswahl eines Hydraulikmotors. Benötigen Sie ein hohes Drehmoment, um eine schwere Last zu drehen, wie z. B. die Schnecke an einer Bohranlage? Dann benötigen Sie wahrscheinlich einen Motor mit einem größeren Hubraum. Benötigen Sie eine hohe Drehzahl, um einen Ventilatorflügel oder eine Schleifscheibe zu drehen? Dann wäre ein Motor mit einem kleineren Hubraum die logischere Wahl. Um dieses kritische Gleichgewicht zu finden, muss man wissen, wie man die Kubikzollwerte von Orbit-Hydraulikmotoren berechnet.

Das Herz der Maschine verstehen: Der Orbit-Hydraulikmotor

Um die Auslenkung dieser bemerkenswerten Geräte richtig zu berechnen, muss man ihre einzigartige interne Architektur verstehen. Der Begriff "Orbit-Motor" ist nicht willkürlich, sondern beschreibt die faszinierende Bewegung, die in diesem robusten Gehäuse stattfindet. Es handelt sich nicht um typische Getriebe- oder Lamellenmotoren. Es handelt sich um eine spezielle Form eines Gerotor-Motors, der speziell entwickelt wurde, um eine beeindruckende Leistung in einem kompakten Formfaktor zu liefern.

Ein Blick ins Innere: Der Gerotor/Geroler-Mechanismus

Das Herzstück eines jeden Orbit-Motors ist ein abgestimmter Satz getriebeähnlicher Komponenten. Stellen Sie sich einen festen Außenring mit Innenverzahnung vor. Nun stellen Sie sich ein kleineres, "sternförmiges" Innenrad mit einem Zahn weniger als der Außenring vor. Dieses innere Zahnrad befindet sich innerhalb des Außenrings, ist aber nicht zentriert. Es ist außermittig, auf einer exzentrischen Bahn angeordnet. Diese Kombination aus Innen- und Außenrad wird als "Gerotor" bezeichnet, eine Wortschöpfung aus "generierter Rotor".

Wenn Hydraulikflüssigkeit in die Baugruppe gepumpt wird, strömt sie in die sich ausdehnenden Kammern, die zwischen den Zähnen des inneren und äußeren Zahnrads entstehen. Der Druck der Flüssigkeit drückt das innere Sternrad und zwingt es, sich sowohl um seine eigene Achse zu drehen als auch innerhalb des festen Außenrings zu kreisen. Diese einzigartige, planetenähnliche Umlaufbewegung gibt dem Motor seinen Namen. Das Zentrum des Innenzahnrads folgt einer kreisförmigen Bahn, während es gleichmäßig um die Innenkontur des Außenrings rollt.

Diese Bewegung wird dann über eine verzahnte Antriebswelle auf die Ausgangswelle des Motors übertragen und sorgt für die gleichmäßige, drehmomentstarke Drehung, für die diese Motoren bekannt sind. Einige Konstruktionen, die oft als "Geroler"-Motoren bezeichnet werden, fügen Rollen an den Spitzen der inneren Sternnocken hinzu. Diese Rollen verringern die Reibung und den Verschleiß und erhöhen den mechanischen Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Motors, insbesondere unter Hochdruckbedingungen. Die gesamte Baugruppe ist ein Wunderwerk der Strömungsdynamik und des Maschinenbaus, das darauf ausgelegt ist, eine maximale Drehkraft bei minimalem internen Energieverlust zu erzeugen (ATO.com, 2025).

Die Schönheit der LSHT-Leistung (Low-Speed, High-Torque)

Die Konstruktion des Gerotorensatzes ermöglicht direkt die LSHT-Eigenschaften der Orbit-Hydraulikmotoren. Da das Innenzahnrad weniger Zähne hat als der Außenring, sind die zwischen ihnen gebildeten Verdrängungstaschen" relativ groß. Wie bereits erwähnt, führt ein großes Flüssigkeitsvolumen pro Umdrehung naturgemäß zu einem hohen Drehmoment.

Versuchen Sie einmal, eine schwere, massive Eichentür zu öffnen. Wenn Sie in der Nähe der Scharniere drücken, müssen Sie eine enorme Kraft aufwenden. Wenn Sie auf die Kante drücken, die am weitesten von den Scharnieren entfernt ist, schwingt die Tür mit viel weniger Kraftaufwand auf. Die interne Geometrie eines Orbit-Motors gibt der Hydraulikflüssigkeit einen sehr langen "Hebelarm", gegen den sie drücken kann, und vervielfacht so die durch den Druck des Systems erzeugte Kraft.

Dadurch können diese Motoren schwere Lasten direkt antreiben, ohne dass ein zusätzliches Getriebe erforderlich ist. Ein herkömmlicher Elektromotor kann sich beispielsweise mit 1800 U/min drehen, aber nur sehr wenig Drehmoment erzeugen. Um ein schweres Förderband anzutreiben, wäre ein großes, komplexes und teures Untersetzungsgetriebe erforderlich. Ein Orbit-Motor hingegen kann direkt an die Antriebsrolle des Förderbandes gekoppelt werden und diese mit 50 U/min und einer enormen Drehkraft antreiben. Dieser Direktantrieb vereinfacht die Maschinenkonstruktion, reduziert die Anzahl der Komponenten, spart Platz und erhöht die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems (FY Hydraulics, 2021). Ihre kompakte Größe und Leistungsdichte machen sie für mobile und industrielle Anwendungen unentbehrlich, bei denen Platz und Gewicht eine wichtige Rolle spielen.

Wo Sie'diese Arbeitstiere finden: Allgemeine Anwendungen

Sobald Sie wissen, worauf Sie achten müssen, werden Sie die Anwendungen von Orbit-Hydraulikmotoren überall sehen. Dank ihrer Robustheit und LSHT-Beschaffenheit sind sie ideal für die anspruchsvollen Umgebungen vieler Branchen.

Landwirtschaft: Sie treiben die rotierenden Bürsten von Straßenkehrmaschinen an, treiben die Schnecken in Sämaschinen und Streuern an, drehen die Schneidwerke von Mähdreschern und betreiben Förderanlagen für geerntete Feldfrüchte.
Konstruktion: Man findet sie als Radmotoren in Kompaktladern, die die für die Manövrierfähigkeit erforderliche kraftvolle, unabhängige Radsteuerung bieten. Sie treiben Betonmischer, Pfostenlochbagger und Grabenaushubgeräte an.
Forstwirtschaft und Bergbau: Das enorme Drehmoment eignet sich perfekt für den Antrieb der Schneidköpfe von Fällmaschinen, den Betrieb von Schwerlastwinden und den Antrieb von Gesteinsbohrern.
Fertigung und Industrie: Sie werden in Kunststoff-Spritzgießmaschinen eingesetzt, treiben lange Fördersysteme an, treiben industrielle Mischer für Chemikalien oder Lebensmittel an und betreiben Materialtransportgeräte.
Marine: Auf Schiffen und Offshore-Plattformen werden sie zur Bedienung von Ankerwinden, Verankerungsspillern und Positionierungsstrahlern eingesetzt.

In all diesen Fällen besteht die gemeinsame Anforderung in einer gleichmäßigen, kontrollierbaren und kraftvollen Rotation bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten. Der Orbit-Motor erfüllt diese Anforderung mit einer Eleganz und Effizienz, die nur wenige andere Antriebsmaschinen erreichen (Impro Precision, 2024). Das Verständnis der Berechnung ihrer Verlagerung ist der erste Schritt zu ihrer korrekten Anwendung in diesen und unzähligen anderen Anwendungen.

Die erste Schlüsselformel: Berechnung des CID aus bekannten Spezifikationen

Wir kommen nun zum ersten unserer beiden zentralen mathematischen Werkzeuge. Diese Formel würden Sie verwenden, wenn Sie ein bestehendes Hydrauliksystem haben und den Hubraum des Motors darin bestimmen möchten. Vielleicht ist das Etikett auf dem Motor abgenutzt, oder Sie beheben ein Leistungsproblem und müssen überprüfen, ob der installierte Motor den Konstruktionsspezifikationen des Systems entspricht'. Mit dieser Methode können Sie den Hubraum des Motors durch Beobachtung seines Verhaltens ableiten.

Die Formel basiert auf der direkten Beziehung zwischen Durchfluss, Geschwindigkeit und Verdrängung, die wir bereits diskutiert haben.

Theoretische Verdrängungsformel: CID = (Durchflussmenge in GPM × 231) / RPM

Lassen Sie uns die Formel klar formulieren:

Kubikzoll-Verdrängung (CID) = (Durchflussmenge in Gallonen pro Minute × 231) / Drehzahl in Umdrehungen pro Minute

Diese Gleichung ist in ihrer Einfachheit sehr elegant. Sie besagt, dass der Hubraum eines Motors direkt proportional zum Flüssigkeitsdurchsatz ist, den er verbraucht, und umgekehrt proportional zur Drehzahl, mit der er sich dreht.

Aufschlüsselung der Komponenten: GPM, 231, und RPM erklärt

Um diese Formel sicher anwenden zu können, müssen wir jeden ihrer drei Teile verstehen.

Durchflussmenge (GPM): Dies ist das Volumen der Hydraulikflüssigkeit, die die Pumpe dem Motor zuführt, gemessen in U.S. Gallonen pro Minute. Dieser Wert ist häufig in den technischen Daten der Hydraulikpumpe zu finden. Für eine genauere, praxisnahe Messung kann vorübergehend ein hydraulischer Durchflussmesser in die zum Motor führende Leitung eingebaut werden. Dies ist die "Kraftstoff"-Rate für unseren Hydraulikmotor.
Die magische Zahl (231): Diese Konstante, 231, ist der Umrechnungsfaktor zwischen US-Gallonen und Kubikzoll. In einer US-Gallone sind genau 231 Kubikzoll enthalten. Diese Zahl ist die Brücke, die es uns ermöglicht, unsere Durchflussmenge (in Gallonen) mit unserer gewünschten Verdrängungseinheit (in Kubikzoll) in Einklang zu bringen. Der Begriff GPM × 231 wandelt die Durchflussmenge von "Gallonen pro Minute" in "Kubikzoll pro Minute" um.
Rotationsgeschwindigkeit (RPM): Dies ist die Abtriebsdrehzahl der Motorwelle, gemessen in Umdrehungen pro Minute. Wie schnell dreht sich der Motor tatsächlich unter Last? Dies kann mit einem so genannten Tachometer genau gemessen werden. Dabei kann es sich entweder um einen kontaktbehafteten Typ (der das Ende der sich drehenden Welle berührt) oder um einen berührungslosen, fotoelektrischen Typ (der ein reflektierendes Stück Klebeband auf der Welle verwendet) handeln.

Denken Sie darüber nach, was die Formel bewirkt. Der Zähler, (GPM × 231), gibt das Gesamtvolumen der Flüssigkeit in Kubikzoll an, die pro Minute durch den Motor fließt. Der Nenner, RPM, ist die Anzahl der Umdrehungen, die der Motor in der gleichen Minute macht. Wenn Sie das Gesamtvolumen pro Minute durch die Anzahl der Umdrehungen pro Minute teilen, hebt sich der Teil "pro Minute" auf, und Sie erhalten das Volumen pro Umdrehung - das ist per Definition das Hubvolumen des Motors in Kubikzoll.

Ein praktischer Durchgang: CID-Berechnung für eine Kompaktlader-Bohrmaschine

Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels veranschaulichen. Stellen Sie sich vor, Sie arbeiten als Mechaniker an einem Kompaktlader mit einem hydraulischen Schneckenbohrer, der zum Bohren von Pfostenlöchern verwendet wird. Der Kunde beschwert sich, dass sich der Bohrer zu langsam dreht und schwach zu sein scheint. Sie vermuten, dass der falsche Motor in das Anbaugerät eingebaut worden ist. Ihr Ziel ist es, den Hubraum des derzeit installierten Motors zu bestimmen.

Messen Sie den Durchfluss (GPM): Sie sehen im Wartungshandbuch des Kompaktladers nach und stellen fest, dass der Zusatzhydraulikkreis für einen Durchfluss von 20 GPM ausgelegt ist. Um sicherzugehen, schließen Sie einen Durchflussmesser an und stellen bei korrekter Motordrehzahl einen konstanten Durchfluss von 19,5 GPM zum Schneckenmotor fest. Wir werden diesen genaueren, gemessenen Wert verwenden.
Messen Sie die Drehzahl (RPM): Sie schalten die Hydraulik ein und lassen die Schnecke frei drehen (für diesen Test ohne Last). Mit einem digitalen Drehzahlmesser messen Sie die Ausgangswelle des Schneckenmotors, die sich mit 150 U/min dreht.
Wenden Sie die Formel an: Jetzt haben Sie die beiden Informationen, die Sie brauchen. Sie setzen sie in die Formel ein:

CID = (Durchflussmenge in GPM × 231) / U/min CID = (19,5 GPM × 231) / 150 U/min CID = 4504,5 / 150 CID = 30,03

Der berechnete Hubraum des Motors beträgt etwa 30 Kubikzoll. Wenn Sie dann die technischen Daten des Schneckenaufsatzes überprüfen, stellen Sie fest, dass dieser für einen Motor mit etwa 15 Kubikzoll ausgelegt ist. Der installierte 30-Kubikzentimeter-Motor ist viel zu groß. Das erklärt alles! Bei einem doppelt so großen Hubraum ist es kein Wunder, dass er sich nur mit der Hälfte der erwarteten Geschwindigkeit dreht und sich "schwach" anfühlt (weil der Systemdruck möglicherweise nicht ausreicht, um das erforderliche Drehmoment mit einem so großen Hubraum zu erzeugen). Sie haben die Formel erfolgreich zur Diagnose des Problems verwendet.

Berücksichtigung der Realität: Volumeneffizienz und ihre Auswirkungen

Die angegebene Formel gibt uns den theoretischen Hubraum an. Sie geht von einer perfekten Welt aus, in der der Motor einen Wirkungsgrad von 100% hat. In der Realität ist keine Maschine perfekt. Es wird immer eine kleine Menge an internen Leckagen oder "Blow-by" im Motor geben. Ein Teil der Hochdruckflüssigkeit wird an den Dichtungen des Gerotorsatzes vorbeifließen und direkt in die Niederdruckauslassöffnung fließen, ohne eine nützliche Arbeit zu verrichten.

Diese Ineffizienz wird durch die Motor's quantifiziert volumetrischer Wirkungsgrad. Ein typischer Orbit-Motor kann im Neuzustand einen volumetrischen Wirkungsgrad von 95-98% haben. Das bedeutet, dass nur 95-98% der dem Motor zugeführten Flüssigkeit tatsächlich zur Erzeugung der Rotation verwendet werden; die restlichen 2-5% gehen durch interne Leckagen verloren.

Um eine genauere Berechnung des tatsächlichen Hubraums des Motors zu erhalten, können Sie die Formel anpassen:

Tatsächlicher CID = (GPM × 231 × volumetrischer Wirkungsgrad) / U/min

Wenn Sie den genauen Wirkungsgrad nicht kennen (er ändert sich mit dem Verschleiß, dem Druck und der Flüssigkeitsviskosität), ist die theoretische Formel immer noch ein ausgezeichneter Ausgangspunkt und reicht für die meisten Diagnose- und Auswahlzwecke aus. Die Kenntnis dieses Wirkungsgrads ist jedoch ein Zeichen für ein höheres Verständnis. Wenn ein Motor alt und verschlissen ist, sinkt sein volumetrischer Wirkungsgrad, die Leckage nimmt zu, und er dreht sich bei gleicher Durchflussmenge langsamer - ein klassisches Symptom für einen verschlissenen Motor.

Die zweite Schlüsselformel: Bestimmung des CID für den Systementwurf

Unsere erste Formel war für die Analyse - um herauszufinden, was man hat. Diese zweite Formel ist für die Synthese - um herauszufinden, was man braucht. Dies ist das Werkzeug des Konstrukteurs, des Herstellers oder des Enthusiasten, der eine neue Maschine baut oder eine alte Maschine umrüstet. Sie kennen die Aufgabe, die Sie erfüllen müssen, und wissen daher, welches Drehmoment Ihre Anwendung erfordert. Ihre Aufgabe ist es, einen Motor mit dem richtigen Hubraum auszuwählen, um dieses Drehmoment mit dem verfügbaren Systemdruck zu erreichen.

Die drehmomentbasierte Verdrängungsformel: CID = (Drehmoment in lb-in × 2 × π) / (Druck in PSI × mechanischer Wirkungsgrad)

Lassen Sie uns diese zweite entscheidende Formel vorstellen:

Hubraum in Kubikzoll (CID) = (erforderliches Drehmoment in lb-in × 6,2832) / (Systemdruck in PSI × mechanischer Wirkungsgrad)

Mit dieser Gleichung können wir von der gewünschten Leistung (Drehmoment) auf die erforderliche Motorkennlinie (Hubraum) zurückrechnen.

Dekonstruieren der Variablen: Drehmoment, Druck und Pi

Untersuchen wir die Elemente dieser designorientierten Formel.

Erforderliches Drehmoment (lb-in): Dies ist die kritischste Eingabe und der Ausgangspunkt für Ihren Entwurf. Sie stellt die Rotationsbelastung dar. Wie viel Verdrehungskraft ist für Ihre Anwendung erforderlich? Das Drehmoment ist die Kraft multipliziert mit dem Weg. Wenn Sie mit einer Winde mit einem Trommelradius von 5 Zoll ein Gewicht von 100 Pfund heben müssen, beträgt das erforderliche Drehmoment 100 lbs × 5 Zoll = 500 lb-in (pound-inches). Sie müssen diesen Wert auf der Grundlage der physikalischen Gegebenheiten Ihrer speziellen Anwendung bestimmen. In manchen Fällen handelt es sich um eine Berechnung, in anderen Fällen um eine bekannte Spezifikation für eine bestimmte Aufgabe.
Systemdruck (PSI): Dies ist der Druck, den Ihr Hydraulikaggregat (Ihre Pumpe und Ihr Überdruckventil) liefern kann, gemessen in Pfund pro Quadratzoll. Dies ist oft eine bekannte Einschränkung. Das Hydrauliksystem eines Kompakttraktors könnte beispielsweise für einen Dauerdruck von 2.500 PSI ausgelegt sein. Dies ist die "Leistung", mit der Sie arbeiten können.
Die Konstante (2 × π): Die Zahl 2 × π (etwa 6,2832) ist eine Konstante, die sich aus der Geometrie der Rotation und der Umrechnung zwischen linearer Kraft und Rotationsmoment ergibt. Sie schlägt eine Brücke zwischen Druck (Kraft pro Flächeneinheit) und Drehmoment (Kraft auf einen Radius). Für unsere Zwecke können wir sie als notwendiges mathematisches Bindeglied betrachten, das die korrekte Berechnung der Einheiten ermöglicht. Sein Vorhandensein ist tief in der Physik verwurzelt, wie der Druck, der auf eine Fläche im Motor wirkt, in ein Drehmoment an der Abtriebswelle umgewandelt wird.

Die Nuance des mechanischen Wirkungsgrads: Eine notwendige Überlegung

So wie unsere erste Formel mit dem volumetrischen Wirkungsgrad zu tun hatte, muss diese zweite Formel folgende Faktoren berücksichtigen mechanischer Wirkungsgrad. Der mechanische Wirkungsgrad bezieht sich auf die innere Reibung des Motors. Nicht das gesamte theoretische Drehmoment, das durch den Druck erzeugt wird, steht an der Abtriebswelle zur Verfügung. Ein Teil des Drehmoments geht durch die Reibung zwischen den beweglichen Teilen - den Getrieberädern, den Verzahnungen, den Lagern und den Dichtungen - verloren.

Ein typischer mechanischer Wirkungsgrad für einen hochwertigen Orbit-Motor liegt bei 90-95%. Das bedeutet, dass nur 90-95% der theoretischen Kraft in ein nützliches Ausgangsdrehmoment umgewandelt werden. Der Rest geht als Wärme verloren.

Dieser Wert ist für die Konstruktionsberechnungen von entscheidender Bedeutung. Wenn Sie ihn ignorieren, wählen Sie einen Motor, der für die Aufgabe zu klein ist. Wenn der Motor in Betrieb genommen wird, wird er nicht das erforderliche Drehmoment erzeugen oder er wird abgewürgt. Sie müssen immer einen realistischen Wert für den mechanischen Wirkungsgrad verwenden, der normalerweise in den Leistungsdiagrammen im Datenblatt des Motors zu finden ist. Wenn Sie unsicher sind, ist ein konservativer Schätzwert wie 0,90 (für den Wirkungsgrad von 90%) eine sichere technische Praxis.

Ein Konstruktionsszenario: Auswahl eines Motors für ein Förderbandsystem

Lassen Sie uns diese Formel in die Praxis umsetzen. Stellen Sie sich vor, Sie bauen ein Fördersystem zum Transport von Kies in einem Steinbruch. Ihre technische Analyse zeigt, dass Sie ein kontinuierliches Drehmoment von 4.000 lb-in an der Antriebsrolle benötigen, um das Band bei voller Beladung in Bewegung zu setzen. Ihr System wird von einer elektrischen Hydraulikpumpe angetrieben, die mit einem konstanten Druck von 2.000 PSI arbeitet. Sie müssen den richtigen Motor auswählen.

Identifizieren Sie Ihre Inputs:
- Erforderliches Drehmoment = 4.000 lb-in
- Systemdruck = 2.000 PSI
- Mechanischer Wirkungsgrad: Sie beschließen, konservativ zu sein und gehen von einem mechanischen Wirkungsgrad von 90%, also 0,90, aus.
Wenden Sie die Formel an: Sie haben nun alle notwendigen Werte, um die erforderliche Verschiebung zu berechnen.

CID = (Drehmoment in lb-in × 6,2832) / (Druck in PSI × mechanischer Wirkungsgrad) CID = (4.000 × 6,2832) / (2.000 × 0,90) CID = 25132,8 / 1800 CID = 13,96

Aus der Berechnung geht hervor, dass Sie einen Hydraulikmotor mit einem Hubraum von etwa 14 Kubikzoll benötigen. Nun können Sie die Kataloge der Hersteller konsultieren, z. B. die Kataloge für eine Reihe von hochwertige Orbit-Hydraulikmotorenund suchen Sie ein Modell mit einem Hubraum von 14 ccm oder etwas mehr. Sie könnten einen Motor mit 15 CID wählen, um sich eine kleine Sicherheitsmarge zu verschaffen. Mit dieser Formel haben Sie eine reale Anforderung (das Bewegen eines beladenen Förderbandes) in eine konkrete technische Spezifikation (einen Motor mit 15 CID) umgesetzt.

Eine Geschichte von zwei Einheiten: Umrechnung zwischen Kubikzoll (CID) und Kubikzentimetern (cc)

In unserer zunehmend globalisierten Welt der Technik und Teilebeschaffung ist es ein erhebliches Handicap, nur ein einziges Maßsystem zu beherrschen. Es kann sein, dass Sie alle Ihre Berechnungen in Kubikzoll durchführen, nur um dann festzustellen, dass der perfekte Motor eines europäischen oder asiatischen Herstellers in Kubikzentimetern angegeben ist. Die Fähigkeit, schnell und genau zwischen diesen beiden Einheiten zu konvertieren, ist unerlässlich.

Der einfache Umrechnungsfaktor: 1 Kubikzoll ≈ 16,387 Kubikzentimeter

Das Verhältnis zwischen dem imperialen Kubikzoll und dem metrischen Kubikzentimeter ist eine feste Konstante.

1 Kubikzoll = 16,387064 Kubikzentimeter

Für die meisten praktischen Zwecke ist eine Aufrundung auf 16.387 ist mehr als ausreichend.

Umgekehrt kann man von cc in CID umrechnen:

1 Kubikzentimeter = 0,0610237 Kubikzoll

Sie können dies berechnen, indem Sie einfach 1 durch 16,387 dividieren.

Die beiden wichtigsten Vorgänge sind also:

Umrechnen CID an ccSie multiplizieren bis 16.387.
Umrechnen cc an CIDSie dividieren bis 16.387.

Gehen wir noch einmal auf unser Beispiel mit dem Förderband ein. Wir haben einen erforderlichen Hubraum von 14 CID berechnet. Nehmen wir an, Sie finden einen vielversprechenden Motor, aber im Datenblatt wird sein Hubraum mit 240 cm³ angegeben. Ist das die richtige Größe?

Konvertieren wir seinen Hubraum in CID: CID = 240 cc / 16,387 = 14,64 CID

Ja, dieser 240-cm³-Motor hat fast genau die Größe, die Sie brauchen. Er hat einen Hubraum von 14,64 Kubikzoll, was Ihrem berechneten Bedarf von 14 CID sehr nahe kommt.

Wann wird was verwendet: Regionale und Herstellerpräferenzen

In der Regel wird das CID am häufigsten von Herstellern in den Vereinigten Staaten verwendet. Es ist tief in der Kultur von Branchen wie der amerikanischen Landwirtschaft und dem Bauwesen verwurzelt.

Sie werden sehen, dass cc (oder cm³/U, was dasselbe ist) fast ausschließlich von europäischen und vielen asiatischen Herstellern verwendet wird. Unternehmen aus Deutschland, Italien, Japan und Korea geben ihre Hydraulikkomponenten in der Regel in metrischen Einheiten an.

Fachleute, die in Regionen wie Südamerika, Russland, Südostasien, dem Nahen Osten und Südafrika arbeiten, treffen häufig auf Geräte und Komponenten aus der ganzen Welt. Ein landwirtschaftlicher Betrieb in Südafrika hat vielleicht einen Traktor amerikanischer Bauart (mit CID) mit einem europäischen Grabenaushubgerät (mit cc). Die Fähigkeit, diese Umrüstung durchzuführen, ist keine akademische Übung, sondern eine tägliche Notwendigkeit für die Wartung und den Austausch von Teilen.

Tabelle: Schnellumrechnungstabelle für gängige Motorgrößen

Um schnelle Schätzungen zu ermöglichen und ein intuitives Gefühl für die Umrechnung zu entwickeln, kann eine Referenztabelle von unschätzbarem Wert sein. Diese Tabelle zeigt die ungefähren Entsprechungen für eine Reihe gängiger Orbit-Motorgrößen.

Verdrängung (Kubikzoll, CID)	Ungefähre Verdrängung (Kubikzentimeter, cc)
3	49
5	82
8	131
10	164
12	197
15	246
18	295
20	328
25	410
30	492
40	655
50	819

Diese Tabelle dient als nützlicher gedanklicher Anhaltspunkt. Wenn ein Motor mit 300 cm³ angegeben ist, sagt ein kurzer Blick, dass er etwas größer ist als ein 18-cm³-Motor. Diese Art von intuitiver Vertrautheit kann beim Durchsuchen von Datenblättern und Vergleichen von Produkten viel Zeit sparen.

Jenseits der Formeln: Praktische Faktoren, die die Motorauswahl beeinflussen

Die Formeln zur Berechnung des Hubraums von Hydraulikmotoren im Orbit sind ein guter und wichtiger Ausgangspunkt. Sie geben Ihnen eine Zahl, eine bestimmte Verdrängung, die Sie suchen müssen. Ein kluger Ingenieur oder Techniker weiß jedoch, dass die reale Welt viel komplexer ist als eine einfache Gleichung. Die Auswahl des richtigen Motors erfordert eine ganzheitliche Betrachtung des gesamten Hydrauliksystems und der Anforderungen der Anwendung. Die Nichtbeachtung dieser praktischen Faktoren kann zu einer Wahl führen, die zwar mathematisch richtig, aber praktisch falsch ist.

Die Rolle des Systemdrucks: Kontinuierliche vs. intermittierende Bewertungen

In den Datenblättern der Hydraulikmotoren sind mindestens zwei Druckstufen angegeben: eine Dauerleistung und eine intermittierende Leistung.

Kontinuierliche Druckstufe: Dies ist der maximale Druck, bei dem der Motor über einen längeren Zeitraum arbeiten kann, ohne Schaden zu nehmen oder seine Lebensdauer erheblich zu verkürzen. Ihr normaler Betriebsdruck, wie die 2.000 PSI in unserem Förderer-Beispiel, sollte immer bei oder unter dieser Dauerleistung liegen.
Intermittierend Druckstufe: Dies ist ein höherer Druck, den der Motor für kurze Zeit, typischerweise für einige Sekunden am Stück, aushalten kann. Dieser Wert trägt den Druckspitzen Rechnung, die in einem System auftreten können, z. B. wenn eine Last plötzlich gestartet oder gestoppt wird oder wenn ein Wegeventil schnell umgeschaltet wird.

Bei der Berechnung des Hubraums anhand der Drehmomentformel sollten Sie den Dauerbetriebsdruck Ihres Systems verwenden. Wenn Sie dann einen Motor auswählen, müssen Sie sicherstellen, dass der Nennwert des Dauerdrucks größer oder gleich dem Betriebsdruck Ihres Systems ist. Sie müssen auch berücksichtigen, ob Ihr System anfällig für hohe Druckspitzen ist. Ist dies der Fall, müssen Sie einen Motor wählen, dessen intermittierende Druckstufe diese Spitzen bewältigen kann. Ein Motor mit einer niedrigen intermittierenden Druckstufe in einem "spitzenmäßigen" System ist ein Rezept für geplatzte Dichtungen und vorzeitigen Ausfall.

Viskosität und Temperatur von Flüssigkeiten: Die unsichtbaren Beeinflusser

Die Hydraulikflüssigkeit ist das Lebenselixier des Systems, und ihr Zustand hat einen großen Einfluss auf die Motorleistung. Die wichtigste Eigenschaft ist hier Viskositätdie ein Maß für die Dicke oder den Strömungswiderstand der Flüssigkeit ist.

Hohe Temperatur / niedrige Viskosität: Wenn Hydraulikflüssigkeit heiß wird, wird sie dünner (ihre Viskosität sinkt). Dünneres Öl kann leichter an den internen Dichtungen des Motors vorbeilaufen. Dadurch erhöht sich die interne Leckage, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad des Motors sinkt. Die Folge? Der Motor läuft etwas langsamer und verliert einen Teil seiner Fähigkeit, ein bestimmtes Drehmoment zu erzeugen. Übermäßige Hitze ist ein großer Feind der Hydrauliksysteme.
Niedrige Temperatur / hohe Viskosität: Wenn die Flüssigkeit sehr kalt ist, z. B. beim Anlassen bei kaltem Wetter, ist sie sehr dickflüssig (hohe Viskosität). Dieses dicke Öl ist schwer zu pumpen und kann zu einer vorübergehenden "Verknappung" der Flüssigkeit im Motor führen. Außerdem erhöht es die Flüssigkeitsreibung im Motor, was den mechanischen Wirkungsgrad senkt und zu einer trägen Leistung führen kann, bis sich das System erwärmt hat.

Bei der Auswahl eines Motors müssen Sie den Betriebstemperaturbereich Ihrer Anwendung berücksichtigen. Wenn Sie in einem heißen Klima wie im Nahen Osten oder in Südostasien arbeiten, müssen Sie sicherstellen, dass Ihr System über eine angemessene Kühlung verfügt. Außerdem sollten Sie eine hochwertige Hydraulikflüssigkeit mit einem stabilen Viskositätsindex (VI) wählen, d. h. die Viskosität ändert sich bei Temperaturschwankungen weniger stark. Die Effizienzwerte, die Sie in Ihren Berechnungen verwenden, basieren oft auf einer bestimmten Flüssigkeitsviskosität und Temperatur; wenn Sie weit außerhalb dieses Bereichs arbeiten, verändert sich die tatsächliche Leistung des Motors&#39.

Motor und Pumpe aufeinander abstimmen: Warum eine elektrische Hydraulikpumpe kompatibel sein muss

Ein Hydraulikmotor arbeitet nicht isoliert. Er ist Teil eines Systems, und sein wichtigster Partner ist die Pumpe. Eine elektrische Hydraulikpumpe oder eine motorgetriebene Pumpe sorgt für den Durchfluss und den Druck, den der Motor in Arbeit umwandelt. Diese beiden Komponenten müssen richtig aufeinander abgestimmt sein.

Die Durchflussmenge (GPM) der Pumpe bestimmt die mögliche Drehzahl des Motors. Die Einstellung des Druckbegrenzungsventils der Pumpe bestimmt den maximalen Systemdruck, der das potenzielle Drehmoment des Motors bestimmt.

Wenn Sie einen Motor mit sehr großem Hubraum an eine Pumpe mit sehr geringem Förderstrom anschließen, dreht der Motor unglaublich langsam, was für Ihre Anwendung unbrauchbar sein kann. Wenn Sie dagegen einen Motor mit kleinem Hubraum an eine Pumpe mit hohem Förderstrom anschließen, kann der Motor überdrehen und seine maximale Drehzahl überschreiten, was zu einer schnellen Zerstörung führt.

Der Prozess ist ein Balanceakt. Sie verwenden die Drehmomentformel, um den benötigten Hubraum zu bestimmen. Dann verwenden Sie die Durchflussformel (umgeordnet, um die Drehzahl zu bestimmen: RPM = (GPM × 231) / CID), um zu überprüfen, ob der von Ihnen gewählte Motor die gewünschte Drehzahl erzeugt, wenn er von Ihrer vorhandenen oder geplanten Pumpe versorgt wird. Wenn die Drehzahl zu hoch oder zu niedrig ist, müssen Sie möglicherweise den Hubraum des Motors oder die Auswahl der Pumpe überdenken oder sogar ein Durchflussregelventil in das System einbauen.

Einschaltdauer und erwartete Lebensdauer: Dimensionierung für Langlebigkeit

Wie stark wird der Motor arbeiten? Die Arbeitszyklus einer Anwendung beschreibt ihr Arbeits- und Ruhemuster.

Leichte Beanspruchung: Der Motor läuft für kurze Zeiträume mit langen Pausen dazwischen und arbeitet oft weit unter seinen maximalen Druck- und Drehzahlwerten. Ein Beispiel wäre eine hydraulische Hebebühne in einer kleinen Garage.
Schwerer oder kontinuierlicher Betrieb: Der Motor läuft viele Stunden am Tag, oft bei oder nahe seiner maximalen Dauerdruck- und Drehzahlwerte. Ein Beispiel ist der Antriebsmotor für einen Primärsteinbrecher in einem Bergwerk, der rund um die Uhr laufen kann.

Zwei Motoren können den gleichen Hubraum haben, aber der eine kann ein "Standard"-Motor sein, während der andere ein "Schwerlast"-Motor mit robusteren Lagern, stärkeren Wellen und Hochdruckdichtungen ist. Wenn Sie einen Standardmotor in einer kontinuierlichen Hochleistungsanwendung einsetzen, wird er, selbst wenn Ihre Berechnungen korrekt sind, viel schneller verschleißen und ausfallen als ein Motor, der für diese Arbeitslast ausgelegt ist. Seien Sie immer ehrlich, was den Arbeitszyklus Ihrer Anwendung betrifft, und wählen Sie einen Motor, der für diese Belastung ausgelegt ist. Die Bemessung nach Hubraum ist nur der erste Schritt; die Bemessung nach Lebensdauer ist für ein zuverlässiges, langlebiges System ebenso wichtig.

Eine schrittweise Anleitung zur Dimensionierung Ihres Orbit-Motors

Wir haben uns mit den Konzepten, den Formeln und den praktischen Überlegungen beschäftigt. Jetzt wollen wir dieses Wissen in einem klaren, methodischen Prozess zusammenfassen. Die folgenden Schritte führen Sie von einer Reihe von Anwendungsanforderungen zu einem gut ausgewählten Hydraulikmotor und stellen sicher, dass Sie auf dem Weg dorthin alle kritischen Variablen berücksichtigt haben.

Schritt 1: Definieren Sie die Anforderungen Ihrer Anwendung (Drehmoment und Geschwindigkeit)

Dies ist der grundlegendste Schritt, der vor allen Berechnungen erfolgt. Sie müssen ein klares und quantitatives Verständnis von der Arbeit haben, die der Motor leisten soll.

Bestimmen Sie das erforderliche Drehmoment: Wie hoch ist die maximale kontinuierliche Rotationskraft, die der Motor erzeugen muss? Dies ist Ihr Drehmoment (lb-in). Wie bereits erwähnt, kann es anhand von Lasten und Hebelarmen (z. B. bei einer Winde) berechnet werden, oder es handelt sich um eine bekannte Spezifikation für ein bestimmtes Gerät. Berücksichtigen Sie auch das Anfahrdrehmoment, das manchmal höher sein kann als das Betriebsdrehmoment.
Bestimmen Sie die erforderliche Geschwindigkeit: Mit welcher Geschwindigkeit muss sich die angetriebene Komponente drehen? Dies ist die Drehzahl (RPM). Muss sie konstant oder variabel sein? Wie groß ist der zulässige Drehzahlbereich?

Ohne diese beiden Zahlen können Sie nicht weitermachen. Sie sind das Ziel auf Ihrer technischen Karte.

Schritt 2: Bestimmen Sie die Fähigkeiten Ihres Hydrauliksystems (Durchfluss und Druck)

Als nächstes müssen Sie wissen, mit welcher Energiequelle Sie arbeiten müssen.

Ermitteln Sie den verfügbaren Druck: Welchen Dauerbetriebsdruck können Ihre Hydraulikpumpe und Ihr Überdruckventil liefern? Dies ist Ihr Druck (PSI). Dies ist eine harte Grenze für die Kraft, die Sie erzeugen können.
Ermitteln Sie den verfügbaren Fluss: Wie groß ist die Fördermenge, die Ihre Pumpe bei dem erwarteten Betriebsdruck liefern kann? Dies ist Ihr Durchfluss (GPM). Davon hängt die Drehzahl des gewählten Motors ab.

Diese beiden Werte stellen die Werkzeuge dar, die Ihnen zur Verfügung stehen, um die Drehmoment- und Drehzahlanforderungen aus Schritt 1 zu erfüllen.

Schritt 3: Führen Sie die Erstberechnung für Cubic Inches durch

Nun können Sie sich den Kernformeln zuwenden. Für diesen Konstruktionsschritt werden Sie hauptsächlich die drehmomentbasierte Formel verwenden.

Berechnen Sie die theoretische Verdrängung: Verwenden Sie die Formel: CID = (Drehmoment × 6,2832) / Druck Denken Sie daran, dass das Drehmoment aus Schritt 1 und der Druck aus Schritt 2 stammt. Damit erhalten Sie eine erste, idealisierte Annäherung an den benötigten Motorhubraum, ohne dabei die realen Verluste zu berücksichtigen.

Schritt 4: Anpassung für Effizienz- und Sicherheitsfaktoren

Dies ist der Punkt, an dem eine gute technische Praxis einen funktionalen Entwurf von einem anfälligen Entwurf unterscheidet. Man muss vom Ideal zum Realen übergehen.

Mechanische Effizienz einbeziehen: Nehmen Sie Ihren theoretischen CID-Wert aus Schritt 3 und teilen Sie ihn durch einen geschätzten mechanischen Wirkungsgrad (z. B. 0,90 für 90%). Erforderlicher CID = Theoretischer CID / Mechanischer Wirkungsgrad So erhalten Sie einen größeren, realistischeren Wert für die Verlagerung. Er stellt sicher, dass der Motor das erforderliche Drehmoment unter Berücksichtigung seiner eigenen internen Reibung liefern kann.
Überprüfen Sie die Geschwindigkeit: Nehmen Sie nun diesen neuen erforderlichen CID-Wert und verwenden Sie die auf dem Durchfluss basierende Formel (umgestellt für die Geschwindigkeit), um zu prüfen, ob Ihr System die erforderliche Geschwindigkeit liefern kann. Erwartete RPM = (GPM × 231 × Volumetrischer Wirkungsgrad) / Erforderliche CID Verwenden Sie die GPM aus Schritt 2 und einen angemessenen volumetrischen Wirkungsgrad (z. B. 0,95). Stimmt diese erwartete Drehzahl mit der in Schritt 1 definierten Drehzahl überein?
Iterieren Sie, wenn nötig: Wenn die erwartete Drehzahl zu niedrig ist, benötigen Sie möglicherweise einen Motor mit kleinerem Hubraum, der jedoch einen höheren Druck erfordert, um das gleiche Drehmoment zu erreichen. Wenn die Drehzahl zu hoch ist, benötigen Sie möglicherweise einen Motor mit größerem Hubraum, der jedoch mehr Drehmoment als nötig erzeugt und weniger effizient ist. Möglicherweise müssen Sie die Wahl des Motors, der Pumpe oder des Systemdrucks in einem iterativen Prozess anpassen, um den optimalen Punkt zu finden, an dem sowohl die Drehmoment- als auch die Geschwindigkeitsanforderungen erfüllt werden.
Fügen Sie einen Sicherheitsfaktor hinzu: Es ist oft ratsam, einen Motor zu wählen, der etwas größer ist als in Ihrer Berechnung angegeben, vielleicht um 10-15%. Dies bietet einen Puffer für unerwartete Lasten, Änderungen der Flüssigkeitstemperatur und zukünftigen Verschleiß.

Schritt 5: Konsultieren Sie die Datenblätter der Hersteller für eine endgültige Auswahl

Ihre Berechnungen haben eine Zielvorgabe ergeben (z. B. "Ich brauche einen Hochleistungsmotor mit etwa 15 CID, der für 2.500 PSI Dauerleistung ausgelegt ist"). Jetzt gehen Sie einkaufen.

Überprüfen Sie die Leistungskurven: Schauen Sie nicht nur auf die Zahlen in der Überschrift. Sehen Sie sich die Leistungsdiagramme des Herstellers an&#39. Diese Diagramme zeigen Ihnen genau, wie viel Drehmoment und Geschwindigkeit der Motor bei verschiedenen Drücken und Durchflussraten erzeugt. Sie zeigen auch, wie sich der Wirkungsgrad des Motors über seinen Betriebsbereich hinweg verändert.
Prüfen Sie die physischen Abmessungen und die Montage: Passt der Motor physisch in den verfügbaren Platz? Verfügt er über den richtigen Wellentyp (z. B. mit Passfeder oder Keilnut) und den richtigen Montageflansch für den Anschluss an Ihre Ausrüstung?
Überprüfen Sie Anschlusstypen und Dichtungen: Verfügt es über die richtigen hydraulischen Anschlüsse und Größen für Ihre Schläuche? Sind die Dichtungen mit der von Ihnen verwendeten Hydraulikflüssigkeit kompatibel?
Wählen Sie einen seriösen Lieferanten: Wählen Sie einen Motor von einer bekannten, renommierten Marke oder einem Lieferanten. Die Qualität der Materialien und der Herstellung hat einen großen Einfluss auf die tatsächliche Effizienz und Lebensdauer des Motors.

Wenn Sie diesen strukturierten, fünfstufigen Prozess befolgen, verwandeln Sie die Aufgabe, wie man Kubikzoll von Orbit-Hydraulikmotoren berechnet, von einem einfachen mathematischen Problem in eine umfassende Konstruktionsmethodik, die Ihre Erfolgschancen dramatisch erhöht.

Häufige Fallstricke bei der Motordimensionierung und wie sie zu vermeiden sind

Selbst mit den richtigen Formeln kann es zu Fehleinschätzungen kommen, die zu einer schlechten Systemleistung oder gar zum Scheitern führen. Wenn Sie die Folgen dieser häufigen Fehler verstehen, können Sie sie vermeiden. Bei der Dimensionierung eines Motors geht es nicht nur darum, "nahe genug" zu kommen; die Unterschiede zwischen einem unterdimensionierten, überdimensionierten und einem korrekt dimensionierten Motor sind erheblich.

Die Gefahr der Unterdimensionierung: Vorzeitiges Versagen und Überhitzung

Ein unterdimensionierter Motor ist ein Motor, dessen Hubraum zu klein ist, um das erforderliche Drehmoment bei dem verfügbaren Systemdruck zu erzeugen. Dies ist vielleicht der häufigste und schädlichste Fehler.

Symptom: Der Motor bleibt stehen, rattert oder ist nicht in der Lage, die Last zu bewegen.
Die Reaktion des Benutzers's: Eine häufige, aber falsche Reaktion ist es, die Einstellung des Druckbegrenzungsventils des Systems zu erhöhen, um zu versuchen, den Motor zum Laufen zu bringen.
Die Konsequenz: Der Dauerbetrieb eines Motors über seinem Nenndruck ist ein Rezept für eine Katastrophe. Die innere Belastung des Motorsatzes, der Lager und des Gehäuses kann zu einem katastrophalen Ausfall führen. Zumindest erhöht dieser Überdruck die interne Leckage dramatisch. Diese austretende Hochdruckflüssigkeit erzeugt eine enorme Hitze, wenn sie sich durch die kleinen Zwischenräume drückt. Das System überhitzt sich, die Viskosität der Flüssigkeit sinkt, und die Leistung verschlechtert sich weiter. So entsteht ein Teufelskreis, der die Dichtungen des Motors schnell zerstört und andere Systemkomponenten beschädigen kann.

Wie man es vermeidet: Vertrauen Sie Ihren Berechnungen. Wenn die Drehmomentformel besagt, dass Sie einen 15 CID-Motor benötigen, versuchen Sie nicht, mit einem 10 CID-Motor auszukommen, um Geld zu sparen. Halten Sie sich immer an die kontinuierliche Druckangabe des Herstellers'.

Die Ineffizienz der Überdimensionierung: Vergeudete Energie und erhöhte Kosten

Ein überdimensionierter Motor ist ein Motor, dessen Hubraum deutlich größer ist als für die Anwendung erforderlich. Dies mag zwar wie eine "sichere" Option erscheinen, birgt aber auch eine Reihe von Problemen in sich.

Symptom: Der Motor läuft bei einer bestimmten Durchflussmenge viel langsamer als gewünscht. Das System kann sich träge anfühlen oder unempfindlich sein.
Die Konsequenz: Ein größerer Motor ist teurer, nimmt mehr Platz ein und wiegt mehr. Noch wichtiger ist, dass er oft ineffizient ist. Hydraulikmotoren haben "Sweet Spots" für die Effizienz. Einen sehr großen Motor mit einem sehr geringen Prozentsatz seiner Nennlast und seines Nenndrucks zu betreiben, ist so, als würde man einen riesigen Muldenkipper benutzen, um eine einzige Schaufel Sand zu transportieren. Die Energie, die allein dafür verbraucht wird, die große rotierende Masse des Motors (seine Trägheit) umzudrehen, kann einen beträchtlichen Teil der insgesamt verbrauchten Energie ausmachen. Sie verschwenden Kraftstoff oder Strom und verwandeln ihn in unnötige Wärme.

Wie man es vermeidet: Führen Sie den Schritt der Drehzahlüberprüfung durch (RPM = (GPM × 231) / CID). Wenn die berechnete Drehzahl für Ihren überdimensionierten Motor weit unter Ihrer Ziel-Drehzahl liegt, ist dies ein klares Zeichen dafür, dass der Motor für die verfügbare Durchflussmenge zu groß ist. Streben Sie einen Motor an, der im Bereich von 50-90% seiner Nennleistung arbeitet, um ein optimales Verhältnis zwischen Leistung und Effizienz zu erreichen.

Tabelle: Vergleich der Ergebnisse der Motordimensionierung

Merkmal	Unterdimensionierter Motor	Richtig dimensionierter Motor	Überdimensionierter Motor
Leistung	Blockiert, kann die Last nicht bewegen	Reibungsloser, zuverlässiger Betrieb	Trägheit, langsame Geschwindigkeit
Betriebsdruck	Läuft oft über dem Nenndruck	Arbeitet bei oder unter Nenndruck	Arbeitet weit unter dem Nenndruck
Temperatur	Anfällig für starke Überhitzung	Normale Betriebstemperatur	Kann aufgrund von Ineffizienz warm laufen
Wirkungsgrad	Sehr niedrig (hohe Leckage)	Hoch (arbeitet im Sweet Spot)	Niedrig (verschwendete Energie)
Lebenserwartung	Sehr kurz, anfällig für Störungen	Lang und vorhersehbar	Kann lang sein, ist aber nicht kosteneffizient
Anfängliche Kosten	Niedrig	Mittel	Hoch
Betriebskosten	Hoch (aufgrund von Beschädigung/Ersatz)	Niedrig	Hoch (aufgrund von Energieverschwendung)

Effizienzbewertungen ignorieren: Die Kluft zwischen Theorie und Realität

Ein häufiger Fehler ist die Durchführung von Berechnungen ohne Berücksichtigung des mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrads. Damit geht man von einer perfekten Welt aus, die es nicht gibt.

Die Konsequenz: Wenn Sie den Hubraum auf der Grundlage des Drehmoments berechnen, aber den mechanischen Wirkungsgrad außer Acht lassen, wird der von Ihnen gewählte Motor zu klein sein und das erforderliche Drehmoment nicht erreichen (Problem der Unterdimensionierung). Wenn Sie die Drehzahl auf der Grundlage des Durchflusses berechnen, aber den volumetrischen Wirkungsgrad außer Acht lassen, werden Sie die Drehzahl des Motors überschätzen&#39. Ihre Maschine wird langsamer laufen als geplant.

Wie man es vermeidet: Setzen Sie immer realistische Wirkungsgradwerte in Ihre Formeln ein. Verwenden Sie 0,85-0,90 für den mechanischen Wirkungsgrad und 0,95 für den volumetrischen Wirkungsgrad, wenn Sie keine spezifischen Daten vom Hersteller haben. Es ist immer besser, bei Ihren Schätzungen etwas konservativ zu sein.

Fehlanpassung der Motorverdrängung an den Systemfluss

Bei diesem Fallstrick geht es darum, das System nicht als Ganzes zu sehen. Es kann sein, dass Sie das für Ihren Drehmomentbedarf benötigte Hubvolumen richtig berechnen, es dann aber an eine Pumpe anschließen, die einen völlig ungeeigneten Durchfluss liefert.

Die Konsequenz: Ist der Durchfluss für den gewählten Hubraum zu hoch, dreht der Motor zu schnell, was zu übermäßigem Verschleiß und einem möglichen Ausfall führt. Ist der Durchfluss zu gering, dreht sich der Motor zu langsam, um nützlich zu sein, oder er arbeitet "hakend" oder ruckartig, insbesondere bei sehr niedrigen Drehzahlen, weil der Durchfluss nicht gleichmäßig genug ist, um ihn nahtlos von einer Kammer zur nächsten zu leiten.

Wie man es vermeidet: Schließen Sie immer den Kreislauf. Nachdem Sie die Verdrängung aus Drehmoment und Druck berechnet haben, verwenden Sie sofort diesen Verdrängungswert mit der Durchflussmenge Ihres Systems, um die resultierende Drehzahl zu berechnen. Stellen Sie sicher, dass diese Drehzahl sowohl innerhalb der Anforderungen Ihrer Anwendung als auch innerhalb des Nenndrehzahlbereichs des Motors liegt. Bei der Auswahl der richtigen Auswahl an Hydraulikmotoren geht es darum, ein harmonisches Gleichgewicht zwischen allen Systemparametern zu finden.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist Motorverschiebung in einfachen Worten? Die Motorverdrängung ist das Volumen der Hydraulikflüssigkeit, die ein Motor benötigt, um seine Welle einen vollen Kreis drehen zu lassen. Betrachten Sie es als die "Lungenkapazität" des Motors für Flüssigkeit. Ein größeres Verdrängungsvolumen bedeutet mehr Drehmoment, aber eine geringere Geschwindigkeit für einen bestimmten Durchfluss.

Warum ist die Berechnung der Kubikzentimeter eines Orbit-Motors so wichtig? Eine genaue Berechnung ist für die Auswahl des richtigen Motors unerlässlich. Sie stellt sicher, dass der Motor die erforderliche Kraft (Drehmoment) erzeugen kann, um seine Aufgabe zu erfüllen, ohne zu blockieren. Sie hilft auch bei der Vorhersage der Motordrehzahl und verhindert Probleme wie Überhitzung durch Unterdimensionierung oder Energieverschwendung durch Überdimensionierung.

Kann ich Kubikzentimeter (cc) anstelle von Kubikzoll (CID) verwenden? Ja, absolut. Es handelt sich um unterschiedliche Einheiten für dasselbe Maß. Viele Hersteller, insbesondere außerhalb der USA, verwenden cc. Zur Umrechnung multiplizieren Sie Ihren CID-Wert mit 16,387, um cc zu erhalten, oder teilen Sie Ihren cc-Wert durch 16,387, um CID zu erhalten.

Was passiert, wenn ich einen Motor mit dem falschen Hubraum verwende? Wenn der Hubraum zu klein (unterdimensioniert) ist, hat der Motor nicht die nötige Leistung, um seine Aufgabe zu erfüllen, und kann überhitzen und ausfallen, wenn der Systemdruck zum Ausgleich erhöht wird. Ist er zu groß (überdimensioniert), ist der Motor langsam, ineffizient und unnötig teuer.

Wie kann ich den Wirkungsgrad eines Motors für meine Berechnungen ermitteln? Die beste Quelle ist das Datenblatt des Herstellers, das häufig Leistungskurven mit dem Wirkungsgrad bei verschiedenen Drücken und Geschwindigkeiten enthält. Wenn diese nicht verfügbar sind, ist ein konservativer Schätzwert von 90% (0,90) für den mechanischen Wirkungsgrad und 95% (0,95) für den volumetrischen Wirkungsgrad ein sicherer Ausgangspunkt für Berechnungen.

Hat die Art der Hydraulikflüssigkeit Einfluss auf die Berechnung? Die Formeln selbst ändern sich nicht. Die Viskosität der Flüssigkeit, die sich mit der Temperatur ändert, wirkt sich jedoch auf den realen Wirkungsgrad des Motors aus. Heiße, dünne Flüssigkeit erhöht die Leckage (was den volumetrischen Wirkungsgrad verringert), während kalte, dicke Flüssigkeit die Reibung erhöht (was den mechanischen Wirkungsgrad verringert). Ihre Berechnungen sind eine Basislinie, die durch den Zustand der Flüssigkeit beeinflusst wird.

Wo kann ich zuverlässige Hydraulikmotoren mit hohem Drehmoment finden? Für eine große Auswahl an robusten und zuverlässigen Orbit-Hydraulikmotoren, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind, sollten Sie sich an einen spezialisierten Anbieter wenden. Ein sachkundiger Anbieter kann Ihnen dabei helfen, einen Motor auf Ihre berechneten Spezifikationen und Anwendungsanforderungen abzustimmen, um sicherzustellen, dass Sie eine Qualitätskomponente erwerben.

Schlussfolgerung

Die Bestimmung des Hubraums eines Hydraulikmotors auf einer Kreisbahn ist weit mehr als eine akademische Übung in Mathematik. Es handelt sich um eine grundlegende Fähigkeit in der Praxis der Fluidtechnik. Die beiden wichtigsten Formeln - eine für die Analyse bestehender Systeme und eine für die Konstruktion neuer Systeme - sind die wesentlichen Instrumente für diese Aufgabe. Doch wie wir gesehen haben, sind die aus diesen Gleichungen abgeleiteten Zahlen kein Selbstzweck. Sie sind ein Ausgangspunkt, ein Leitfaden, der durch ein praktisches Verständnis der realen Faktoren ergänzt werden muss.

Die wahre Meisterschaft bei der Berechnung von Hydraulikmotoren liegt in der Fähigkeit, die Kluft zwischen theoretischer Berechnung und praktischer Anwendung zu überbrücken. Sie erfordert ein Gespür für die subtilen, aber wirkungsvollen Einflüsse von Druckstufen, Flüssigkeitseigenschaften, Systemanpassung und Arbeitszyklen. Es erfordert eine durchdachte Betrachtung von Wirkungsgraden, nicht als unbequeme Subtraktionen, sondern als grundlegende Eigenschaften jeder physikalischen Maschine. Wenn man diesen ganzheitlichen Ansatz verfolgt und den Motor nicht als isolierte Komponente, sondern als Herzstück eines dynamischen Systems betrachtet, kann man eine Auswahl treffen, die nicht nur die Funktion, sondern auch Effizienz, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gewährleistet. Die Berechnungen sind die Sprache, mit der wir mit der Maschine sprechen; die Weisheit liegt darin, zu wissen, was man sagen muss.

Referenzen

ATO.com. (2025). Was ist das Funktionsprinzip eines Orbitalmotors? Abgerufen von https://ato.com/what-is-an-orbital-motor-working-principle

FY-Hydraulik. (2021, Januar 7). Wie funktioniert ein orbitaler Hydraulikmotor? Abgerufen von https://www.fyhydraulics.com/item/how-does-orbital-hydraulic-motor-work

Präzision verbessern. (2023, Juli 31). Verständnis des Funktionsprinzips von hydraulischen Orbitalmotoren. Abgerufen von https://www.improprecision.com/understanding-working-principle-hydraulic-orbital-motors/

Verbesserung der Präzision. (2023, 1. August). Vorteile von hydraulischen Orbitalmotoren gegenüber anderen hydraulischen Motorkonstruktionen. Abgerufen von https://www.improprecision.com/advantages-hydraulic-orbital-motors-hydraulic-motor-designs/

Verbesserung der Präzision. (2023, 27. September). Häufige Probleme mit hydraulischen Orbitalmotoren und wie man sie behebt. Abgerufen von https://www.improprecision.com/common-problems-hydraulic-orbital-motors-fix/

Präzision verbessern. (2024, 4. Juli). Kreisen in Harmonie: Hydraulische Orbitalmotoren in hydraulischen Systemen. Abgerufen von https://www.improprecision.com/orbiting-harmony-hydraulic-orbital-motors-hydraulic-systems/

Esposito, A. (2017). Fluidtechnik mit Anwendungen (7. Aufl.). Pearson.

Henke, R. W. (2007). Einführung in die Fluidtechnik. Waveland Press.

Majumdar, S. R. (2011). Ölhydraulische Systeme: Principles and maintenance. McGraw-Hill Education.

Parr, A. (2011). Hydraulik und Pneumatik: A technician's and engineer's guide (3rd ed.). Butterworth-Heinemann. https://doi.org/10.1016/C2010-0-65824-0