Taumelscheiben- und Schrägachseneinheiten sind beidesAxialkolbenmaschinen. Sie verwenden die gleichen Grundteile: ein rotierendes Zylinderrohr, Kolben parallel zur Zylinderachse und eine Ventilplatte, die Druck und Saugkraft wechselt. Der Unterschied besteht darin, wo der Winkel sitzt und welcher Teil die Last trägt.
Diese eine Wahl wirkt sich auf die Höchstgeschwindigkeit, das Anlaufdrehmoment, den Verdrängungsbereich, die Art und Weise aus, wie die Welle mit Seitenlasten umgeht, auf die Kosten und darauf, ob eine Einheit gegen eine andere ausgetauscht werden kann.
Wo der Winkel sitzt und was was antreibt
Taumelscheibendesign (in-Linie).
Antriebswelle und Zylinderrohr teilen sich eine Achse. Die Kolben laufen auf Gleitschuhen gegen eine geneigte Platte. Wenn sich der Lauf dreht, sorgt der Winkel der Platte dafür, dass jeder Kolben ein- und ausfährt. In einem Motor drücken unter Druck stehende Kolben gegen die geneigte Platte, wodurch sich der Lauf dreht, und der Lauf dreht dann die Welle.
Insane Hydraulics fasst die Kraftrichtung so zusammen: in TaumelscheibenmotorenDer Lauf treibt die Welle an. (Wahnsinnige Hydraulik)
Design mit gebogener -Achse
Das Zylinderrohr ist relativ zur Welle geneigt. Die Kolben sind mit einem Antriebsflansch an der Welle verbunden, sodass die Kolbenkraft direkt in die Welle gelangt. Ein Synchronisationselement sorgt dann dafür, dass sich der Lauf mit der Welle dreht. Dieses Element kann eine Mittelwelle, die Kolbenstangen selbst oder ein Steuerrad sein. HierDie Welle treibt den Lauf an. (Wahnsinnige Hydraulik)
Parker beispielsweise verwendet bei seiner F11/F12-Serie ein Steuergetriebe zur Synchronisierung von Welle und Zylinder. (Parker Hannifin, Katalog MSG30-8249/UK)
Warum der Winkel wichtig ist
Der Kolbenhub nimmt mit dem Winkel zu. Ein Taumelscheibenwinkel ist typischerweise auf unter etwa 20 Grad begrenzt, während eine Einheit mit gebogener -Achse auf etwa 40 Grad gebogen werden kann. (Hydraulischer Supermarkt, Brendan Casey) Echte Produkte umfassen diesen Bereich:
<20°
Typische Taumelscheibengrenze
~40 Grad
Oberer Bereich der gebogenen-Achse
40 Grad
Parker F11/F12
32 Grad
Danfoss H1B
- Die festen F11/F12-Einheiten von Parker verwenden einen 40-Grad-Winkel zwischen Welle und Lauf, was das Unternehmen für eine kompakte, leichte Einheit verantwortlich macht. (Parker Hannifin)
- Der variable Schrägachsenmotor H1B von Danfoss arbeitet bei bis zu 32 Grad. (Danfoss)
Ein längerer Hub bedeutet mehr Hubraum aus einem kleineren Zylinder und weniger, kleineren rotierenden Teilen. Daraus ergeben sich die meisten Vorteile bei gebogenen Achsen.
Was zwei Katalogeinheiten bei gleicher Verdrängung zeigen
Allgemeine Vergleiche lassen sich anhand realer Daten leichter beurteilen. In der folgenden Tabelle sind zwei Konstantmotoren von Bosch Rexroth mit etwa 45 cm³/Umdrehung nebeneinander aufgeführt, einer von jeder Bauart. Beide Angaben stammen aus den Datenblättern der Hersteller. Die theoretischen Reihen werden wie in der Tabelle erläutert berechnet.
| Parameter | A10FM 45 (Taumelscheibe) | A2FM 45 (gebogene-Achse) |
| Verschiebung Vg | 44,5 cm³/U | 45,6 cm³/U |
| Nenn-/Maximaldruck | 280 / 350 bar | 400 / 450bar |
| Höchstgeschwindigkeit (Datenblatt) | 4.000 U/min | 5.600 U/min |
| Theoretisches Drehmoment bei Nenndruck | 198 Nm | 290 Nm |
| Theoretischer Durchfluss bei maximaler Geschwindigkeit | 178 l/min | 255 l/min |
| Theoretische hydraulische Leistung (Nenndruck, Höchstgeschwindigkeit) | ≈ 83 kW | ≈ 170 kW |
| Quelle | Bosch Rexroth RE 91172 | Bosch Rexroth RE 91001 |
Wie die berechneten Zeilen ausgearbeitet wurden
• Theoretisches DrehmomentT=Vg × Δp / (20π), in Nm, mit Vg in cm³ und Δp in bar
• FließenQ=Vg × n / 1000, in l/min
• LeistungP = Q × Δp / 600, in kW
In diesen Zahlen bleiben volumetrische und mechanische Verluste unberücksichtigt. Sie stellen auch keine Dauerbetriebsleistung dar, da ein Gerät nicht dafür ausgelegt ist, über einen längeren Zeitraum gleichzeitig mit maximaler Drehzahl und Nenndruck zu laufen.
So lesen Sie die Tabelle:
Bei nahezu gleicher Verdrängung ist die Schrägachseneinheit etwa 40 % schneller (5.600 vs. 4.000 U/min). Dies deckt sich mit Caseys allgemeinem Standpunkt, dass ein Motor mit gebogener Achse viel schneller laufen kann als ein Inline-Motor mit derselben Verdrängung.
Die beiden Datenblätter ordnen die Familien unterschiedlichen Druckklassen zu. Bei höherem Druck und höherer Geschwindigkeit bewältigt die Schrägachseneinheit etwa das Doppelte der theoretischen hydraulischen Leistung in einer ähnlichen Hubraumklasse.
Im Datenblatt der Taumelscheibe ist für die Baugröße 45 ein Anlaufdrehmoment von 170 Nm bei 0 U/min und 280 bar angegeben. Das theoretische Drehmoment beträgt 198 Nm, sodass es bei Losbrechkraft etwa 86 % liefert. Bei der kleineren Größe 23 ist das Verhältnis geringer: 75 von 105 Nm, etwa 71 %. (Bosch Rexroth RE 91172) Das A2FM-Datenblatt listet „gute Starteffizienz“ als Merkmal auf, gibt in der überprüften Ausgabe jedoch keine Tabelle mit Losbrechmomenten an. Casey beziffert den Vorteil des Schrägachsen-Ausbrechverhaltens auf etwa 5 % gegenüber einem Reihenmotor mit dem gleichen Hubraum.
Dabei handelt es sich um zwei Produktfamilien eines Herstellers, nicht um ein Gesetz der Physik. Einige Taumelscheibenpumpen laufen beispielsweise mit höheren Drücken als die A10FM. Sehen Sie sich anhand der Tabelle an, nach welchen Unterschieden Sie suchen müssen, und prüfen Sie dann die tatsächlichen Datenblätter Ihrer Geräte.
Kompromisse-, die die Entscheidung ändern
| Faktor | Taumelscheibe | Gebogene-Achse |
| Maximaler Winkel | Typischerweise < 20 Grad | Bis etwa 40 Grad |
| Geschwindigkeit bei gegebenem Hubraum | Untere | Höher |
| Losbrechmoment/Drehmoment bei niedriger-Drehzahl | Untere; fällt bei kleinen Größen weiter ab (siehe Tabelle oben) | Etwa 5 % höher (Casey) |
| Variabler Verdrängungsbereich | Schmaler | Etwa das Doppelte des Hubverhältnisses (Casey) |
| Geht auf Nullverschiebung | Gemeinsam | Einige Modelle können das, nicht alle |
| Äußere radiale Wellenbelastung | Datenblatt prüfen; oft begrenzt | Dafür ausgelegte schwere Rollenlager |
| Durch-Antrieb für Tandempumpen | Weit verbreitet (z. B. A10VSO) | Bestätigen Sie dies pro Modell |
| Anschaffungskosten | Untere | Höher, oft deutlich (Casey) |
Quellen: Winkel, Hubverhältnis, Losbrechmoment und Kosten stammen vonHydraulischer Supermarkt. Nullpunktverschiebung und Lager werden in den folgenden Punkten behandelt.
Einige dieser Zeilen benötigen mehr Kontext:
Es wird oft gesagt, dass nur Inline-Motoren den Hub auf Null bringen können, was einige Antriebe benötigen, um den Freilauf zu ermöglichen oder den Modus zu wechseln. Caseys Formulierung ist vorsichtiger: Nicht alle Motoren mit variabler Schrägachse können auf Null gehen. Danfoss bietet einen Schrägachsen-Verstellmotor mit Null-Grad-Fähigkeit an. (Danfoss H1B) Wenn Ihr Antrieb eine Nullverschiebung benötigt, schreiben Sie dies in die Spezifikation und bestätigen Sie es für das genaue Modell. Vermuten Sie es nicht vom Designtyp.
Bei einer Schrägachseneinheit geht die Kolbenkraft direkt in die Welle über, sodass die Wellenlager schwere Lasten tragen. Casey weist darauf hin, dass diese Lager anfälliger für einen frühen Ausfall sind als Inline-Wellenlager. Laut Mobile Hydraulic Tips ist es wahrscheinlicher, dass die Lager einer Pumpe mit gebogener Achse ausgetauscht werden. (Mobile Hydraulikspitzen)
Dieselben großen Kegelrollenlager sind der Grund dafür, dass Schrägachseneinheiten die seitlichen Belastungen von außen gut vertragen. Parker sagt, dass seine hochbelastbaren Rollenlager erhebliche äußere axiale und radiale Wellenbelastungen ermöglichen. Mobile Hydraulic Tips nennt die gebogene Achse eine gute Wahl für Pumpen, die über Zahnräder oder Riemenscheiben angetrieben werden. Rexroth fügt hinzu, dass durch die Einstellung der Richtung der Radialkraft die Lagerbelastung reduziert und die Lebensdauer verlängert werden kann. (Bosch Rexroth RE 91001)
Da die Welle ein schweres Federhaus drehen muss, unterliegt das Synchronisierungselement einer zyklischen Torsion. Insane Hydraulics verbindet wiederholte Unterbrechungen der Synchronisationswelle mit Ermüdung durch häufiges, starkes Beschleunigen und Abbremsen. (Wahnsinnige Hydraulik) Behandeln Sie dies als ein in der Praxis beobachtetes Fehlermuster und nicht als quantifizierte Fehlerrate. Es lohnt sich dennoch, die Einschaltdauer bei ständigem Reversieren zu prüfen.
Wie sich die Antwort je nach Anwendung ändert
Das bessere Design hängt von der Aufgabe ab, nicht vom Design selbst. So wirken sich die oben genannten Kompromisse-in häufigen Fällen aus:
| Anwendung | Ausgangspunkt | Warum und was zu überprüfen ist |
| Geschlossene-Fahr- oder Fahrantriebe mit großem Geschwindigkeitsbereich | Variabler Schrägachsenmotor | Nutzt seinen großen Verdrängungsbereich und seine hohe Geschwindigkeit optimal aus. Danfoss positioniert seinen H1B hauptsächlich für Antriebe mit geschlossenem Kreislauf. Ein übliches Layout kombiniert eine Taumelscheiben-Verstellpumpe, beispielsweise eine Pumpe mit geschlossenem Kreislauf vom Typ A4VG-, mit einem variablen Schrägachsenmotor, beispielsweise einem A6VM. Der Schaltungstyp ist hier ebenso wichtig wie das Pumpendesign. Unser Leitfaden zuKolbenpumpen mit offenem Kreislauf vs. geschlossenem Kreislaufdeckt das separat ab. |
| Pumpenantrieb über Riemen, Zahnrad oder Motorzapfwelle mit seitlicher Belastung der Welle | Feste Pumpe mit gebogener -Achse | Seine Lager sind für äußere Radialkräfte ausgelegt. Bei den A2FO- und A17FO-Pumpen von Sheungchak beispielsweise handelt es sich um Konstruktionen mit fester Schrägachse. |
| Industrieaggregate, Pressen und Werkzeugmaschinen | Variable Taumelscheibenpumpe | Druck-, Durchfluss- und Leistungsregler passen problemlos und der Durchgangsantrieb ermöglicht Tandempumpen. Der A10VSO beispielsweise verfügt über Steuerungen wie DR, DFR und DFLR, optional auch mit Durchgangsantrieb. Der Hubraum wird einfach durch Kippen der Taumelscheibe geändert, sodass die Steuerung einfacher ist und die Kosten geringer bleiben. |
| Kosten-gesteuerte Schaltungen mit mittlerer-Geschwindigkeit und mittlerem{2}}Druck | Taumelscheibeneinheit | Normalerweise genug Leistung zu einem niedrigeren Preis, was Caseys Kostenpunkt entspricht. |
| Motoren, die unter Last anlaufen oder bei niedriger Drehzahl kriechen | Datenblätter vergleichen | Vergleichen Sie das Losbrechmoment, nicht nur den Hubraum. Wie die A10FM-Daten zeigen, können kleinere Taumelscheibengrößen bei 0 U/min einen spürbaren Anteil des theoretischen Drehmoments verlieren. |
Ersatz: Behalten Sie das ursprüngliche Design bei
Wenn eine Pumpe oder ein Motor ausfällt, stellt sich in der Praxis die Frage, ob der Ersatz mit dem Original übereinstimmt, und nicht, welches Design generell besser ist. Der Wechsel von der gebogenen-Achse zur Taumelscheibe oder umgekehrt ist kein gleichartiger-für-ähnlicher Tausch:
Der geneigte Zylinder verleiht einer Einheit mit gebogener{0}}Achse eine andere Gehäuseform und -länge. Montageflansche, Anschlusspositionen und Abflussstellen stimmen möglicherweise nicht überein.
Eine Taumelscheibeneinheit, die dort eingebaut ist, wo eine Schrägachseneinheit Riemen- oder Getriebeseitenlasten aufnimmt, ist möglicherweise nicht für diese Kräfte ausgelegt.
In der Tabelle oben ist die Schrägachseneinheit sowohl für höhere Geschwindigkeit als auch für eine höhere Druckklasse ausgelegt. Ein Austausch der Taumelscheibe bei gleichem Hubraum könnte zu einer Überlastung führen.
Variable Einheiten der beiden Bauarten nutzen unterschiedliche Steuermechanismen und Verdrängungsbereiche. Die Maschinenreaktion ändert sich auch dann, wenn die Portgrößen übereinstimmen.
Der Modellcode verrät Ihnen normalerweise das Design. Zu den Familien, die Sheungchak beliefert:
Gebogene-Achse
A2FM- und A6VM-Motoren; A2FO- und A17FO-Pumpen
Taumelscheibe
A10VSO-, A4VSO-, A11VO-, A4VG- und K3V112-Pumpen
Informationen zum Dekodieren dieser Codes finden Sie unterwie man einen A2FM-Modellcode liest.
Bevor Sie eine Ersatzpumpe oder einen Ersatzmotor bestellen, bestätigen Sie Folgendes:
| 1 | Das volleTypencode und Teilenummervom Typenschild. Dazu gehören Designfamilie, Größe, Serie und Steuerung. |
| 2 | Drehrichtungund ob der Stromkreis offen oder geschlossen ist. |
| 3 | Wellentyp, Flansch, Anschlusspositionenund Gehäuseablassposition. |
| 4 | Arbeitsdruck, Spitzendruck und Antriebsgeschwindigkeitbei Ihrem tatsächlichen Arbeitszyklus, nicht nur beim auf dem Typenschild angegebenen Maximum. |
| 5 | Beliebigäußere Wellenbelastungdurch eine Fehlausrichtung des Riemens, Getriebes oder der Kupplung verursacht werden. |
| 6 | Für variable Motoren, ob der Antrieb benötigt wirdNull oder nahezu -Null-Verschiebung. |
| 7 | Flüssigkeitstyp, Betriebstemperaturund Filterstufe. |
Wenn Sie ein OEM-Teil gegen ein Aftermarket-Gerät für dasselbe Modell abwägen,Original- oder Aftermarket-Hydraulikpumpeerklärt, nach welchen Testnachweisen man fragen sollte.
Zwischen den beiden wählen
Wählen Sie eine gebogene-Achse, wenn…
Sie benötigen eine hohe Drehzahl, eine hohe Leistungsdichte, einen großen variablen Bereich, ein starkes Losbrechmoment oder eine Toleranz gegenüber Wellenseitenlasten, und der höhere Preis und die Lagerwartung sind akzeptabel.
Wählen Sie eine Taumelscheibe, wenn…
Sie benötigen eine flexible Druck- und Durchflussregelung, Tandempumpen mit -Antrieb oder einen Motor mit Null-Verdrängung, oder niedrigere Anschaffungskosten sind wichtiger als maximale Geschwindigkeit.
Behalten Sie bei einem Austausch das bereits installierte Design bei, es sei denn, ein Techniker hat die Montage, Lasten und Steuerungen überprüft.
Sheungchak Hydraulic liefert Schrägachsen-Kolbenmotoren der Familien A2FM (5 bis 1000 cm³/U), A6VM und AA6VM. Wenn Sie einen Schrägachsenmotor ersetzen, senden Sie den Typencode des Typenschilds und Fotos der Welle, des Flanschs und der Anschlüsse über unsereProduktseite für Hydraulikmotoren. Unser Team kann eine passende Konfiguration bestätigen, bevor Sie eine Bestellung aufgeben.
