Щоб вирішити проблеми народного господарства необхідно знати науку, яка іменується гідравлікою. У зв'язку із зростанням рівня виробництва в різних галузях гідромотори стали застосовуватися в нафтовій, газовій промисловості, авіаційному та автомобільному виробництві, залізничній сфері та будівельної галузі.
У зв'язку з широким розвитком гідравліки стало з'являтися велика різноманітність гидромоторов. За своїм виробничим будовою гідравлічний мотор є складним гідропристроїв.
Об'єктом даного реферату виступає роторний гідродвігатель- гідромотор. Основна мета реферату познайомити з поняттям гідромотор, вивчити основні характеристики, розглянути конструктивні схеми гідромотора і проаналізувати фірм виробників.
завдання:
- Розглянути поняття гідромотора
- Вивчити класифікацію гідромотра
- Розглянути основні характеристики гідромотора.
- Розглянути коструктівние схеми і типові робочі характеристики
- Зробити аналіз фірм виробників.
Загальні властивості і класифікація
Для початку, щоб мати уявлення що таке гідравлічний мотор розглянемо, що ж таке гідродвигун.
Гідравлічний двигун -гідромашина, використовувана для перетворення гідравлічної енергії в механічну. До гідравлічним двигунів відносяться гідравлічні циліндри, поворотні гідравлічні двигуни, гідравлічні турбіни і, звичайно ж, гідравлічні мотори.
Гідравлічні мотори повідомляють вихідного ланці обертальний рух на необмежений кут повороту, а поворотні гідравлічні двигуни передають вихідного ланці обертальний рух на обмежений кут повороту менший 360 ° .Гідравліческіе циліндри передають вихідного ланці зворотно-поступальний рух.
гідравлічний мотор - гідродвигун, який призначений для повідомлення вихідному ланці обертального руху на необмежений кут повороту.
Звідси можна дати наступне визначення:
Гідродвигун є споживачем енергії гідроприводу, відповідно і гідромотор теж, який за своєю суттю і є перетворювач підведеної до нього енергії в механічну роботу.
Гидромотор відноситься до виконавчих двигунів, є елементом гідроприводу, який виконує задані приводу функції і споживають у своїй роботі енергію стислій робочого середовища.
Гідравлічна система - це дуже складна конструкція, що складається з безліч різних елементів. Але існує основна деталь, без якої робота буде неможлива і звичайно це гідравлічний мотор. З урахуванням великого сектора застосування даної системи, а також вузької спеціалізації напрямки, гідромотор має різні типи і класифікації.
Залежно від різних умов експлуатації, може виникнути необхідність як в звичайному, так і шестеренні гідромотре. Тому для детального вивчення розглянемо класифікацію гідравлічного мотора.
Гидромотор - це двигун обертальних рухів. Мотор ділитися за принципом дії на роторно-зубчастий тип, роторно-пластинчастий і роторно-поршневий тип.
Конструктивно вони збігаються з відповідним типом насосів і в більшості взаємо оборотні. Мотор може працювати в режимі насоса, насос - в режимі мотора.
Конструктивно розрізняють наступні типи гідромоторів: шестеренні гідромотори, героторні гідравлічні мотори, пластинчасті гідромотори, аксіально-поршневі гідравлічні мотори з похилим блоком і похилим диском, багатотактного аксіально-поршневі гідромотори, радіально поршневі.
До роторно-зубчастим мотором відноситься шестерінчастий гідромотор, до яких відноситися героторні гідромотори. Вони є найбільша область застосування.
До роторно-пластинчастих відносяться радіально-пластинчасті і ролико-пластинчасті мотори.
До роторно-поршневим ставитися аксіально-поршневі гідромотори, ті в свою черги діляться на нерегульовані і регуліруруемие.
особливості гідромотра
Гидромотор - це той же гидронасос, тільки робота відбувається в зворотному напрямку. А саме, за рахунок тиску рідини відбувається подача крутного моменту на вихідний вал. Тобто, гідравлічна енергія рідини на вході перетворюється в механічну енергію на виході. Особливість полягає в тому, що сила створює тиск рідини всередині конструкції. На відміну від електродвигуна, такий мотор забезпечує більший крутний момент і високу швидкість обертів.
Гідромотори мають велику перевагу перед електромоторами, а саме: більший діапазон регулювання числа обертів вихідного вала, менші габарити, меншу масу - при однаковій потужності, що передається. Компактний розмір і простота установки на величезну різноманітність обладнання, дозволяє використовувати пристрій в авіації, нафтової промисловості, газовій виробництві та народному господарстві.
Вся схема управління роботою гідромотора відбувається за допомогою гідророзподільника. Дані гідравлічні агрегати широко використовуються в спецтехніки, такий як самоскид, навантажувачі різних типів і машини для здійснення вантажно-розвантажувальних робіт на будівельних майданчиках. Крім того, ці пристрої застосовують при проведенні робіт в гірничо-шахтовій області, в місцях, де потрібне застосування комунального і текстильного обладнання, на конвеєрах і верстатах для роботи з металом.
Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають істотні переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гидромоторов спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше.
Час запуску і розгону гідромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу. проте гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідравлічному приводу.
Характеристика та їх вплив
Основні характеристики гідромоторів:
1.Частота обертання (число оборотів в хвилину):
Тільки мало хто з гидромоторов можуть успішно застосовуватися одночасно в діапазоні дуже малих частот обертання і при частотах обертання понад 1000 хв -1.
У зв'язку з цим гідромотори підрозділяються на швидкохідні (п \u003d 500 ... 10000 хв -1) і тихохідні (п \u003d 0,5 ... 1000 хв -1).
2.Крутящій момент
Крутний момент, що розвивається гидромотором, залежить від його робочого об'єму і перепаду тисків в порожнинах.
Тихохідні гідромотори вже при невеликих частотах обертання розвивають великі крутний момент.
3.Развіваемая потужність
Потужність, що розвивається гидромотором, залежить від робочого об'єму і перепаду тисків, вона прямо пропорційна частоті обертання.
Таким чином, швидкохідні гідромотори добре підходять для потужних гідроприводів.
вплив гідромотора
Гидромотор є виконавчим елементом, тому від нього вимагається високі швидкодія або ККД (при номінальних режимах роботи), лінійність характеристик в зоні малих швидкостей обертання валу або стійкість роботи гідравлічного мотора на заданій мінімальній швидкості.
Системи з пропорційним управлінням мають велику поширеність серед приводів стабілізації і наведення. Для них характерно те, що швидкість, що розвивається гидромотором, в першому наближенні пропорційна сигналу неузгодженості між входом і виходом системи і чим ближче об'єкт регулювання до узгодженого стану, тим менше швидкість.
Для багатьох гидромоторов істотною і визначальною нелинейностью при малих швидкостях обертання валу є тертя в ходових частинах.
Аналіз фірм виробників
З огляду на широкий ряд областей застосування аналіз фірм виробників без урахування конкретну область застосування провести не представляється можливим (величезна кількість фірм - виробників).
Можу сказати, тільки що существет різноманіття китайських фірм виробників, такі як Dongguan Blince Machinery & Electronics Co., Ltd., є українські, такі як Будгідравліка ЗАТ. Є білоруські, такі якХорда-Гідравліка.
У Росії гідромотори виробляють такі як:
Закрите акціонерне товариство Гідравлічні приводи ПСМ, скорочена назва ЗАТ "Гідравлічні приводи ПСМ". Підприємство засноване в 2008 році. Підприємство спеціалізується на випуску гидромоторов 310той серії.
ТОВ «ППП« ГідроСтанок »виробляє наступні гідромотори: аксіально-поршневі, геророторние, шестеренні, радіально-поршневі гідромотори.
В Омську один з відомих виробників гидромоторов - це ВАТ «Омскгідропрівод». В даний час завод є один з провідних в РФ з розробки та виробництва високотехнологічних вузлів гідравліки для сільсько-господарської, тракторної галузі виробництва, дорожньо-будівельної, комунальної галузі та інших галузей в машинобудуванні. Омскгідропрівод є виробником гідравлічних моторів планетарних середньооборотних серій МГПЯ, МГП, МГПЛ, МГПР (виробляють по ліцензії «Данфосс» (Данія) серій: RW, OMS, OMSS, OMSW) - єдиний виробник в РФ і країнах ближнього зарубіжжя;
Від себе можу додати, що з огляду на складність конструкції і дорожнечу ремонту вибирати рекомендується з великих постачальників, що мають широку мережу сервісних офісів.
Конструктивні схеми і типові робочі характеристики
Шестеренні гідравлічні мотори
Шестеренні гідравлічні мотори конструктивно схожі з шестеренними насосами, відрізняються лише тим, що з зони підшипників робоча рідина відводитися за спеціальною лінії відводу. Це забезпечує оборотність мотора. Робоча рідина при подачі в шестерінчастий мотор, діє на шестерні, і тим самим створює крутний момент на валу.
Шестеренні гідравлічні мотори особливо часто іспользуються в гідроприводах навісного обладнання мобільної техніки, в якості приводу допоміжних механізмів різних машин, в верстатних гідроприводу, саме завдяки простоті конструкції і порівняно низьку вартість.
Основні показники застосування: частота обертання до 5000об / хв і тиску до 200 bar, коефіцієнт корисної дії (ККД) не більше 0,9.
де:
Δp - перепад тисків на ГМ,
b - ширина шестерень,
m - модуль зачеплення,
z - кількість зубів шестерні
переваги: Частоти обертання до 10000 об / хв., Простота конструкції, низька вартість, а низький ККД є недоліком даного гідромотора
Героторні гідромотори
Дані гіравліческіе мотори це різновид шестерневого гідромотора, які широко використовуються в приводах тихохідних і механізмів, що мають великі навантаження через свою винятковість, отримання високих крутних моментів і все це при малих габаритних розмірах. Через розподільник робоча рідина потрапляє в робочі порожнини, тим самим созавая в цих порожнинах крутний момент. Він змушує зубчастий ротор рухатися планетарно, обкативая по роликам. Ці мотори мають високу енергоємність, працюють при тисках до 25 МПа, робочому обсяг -800 см3, а розвивається момент доходить до 2000 Н ∙ м.
Мають дві конструктивні різновиди: героторні і героллерние гідравлічні мотори.
Крутний момент, визначається за спеціальними діаграм, які є в документації на гідроагрегат.
Переваги героторних гидромоторов це великі крутний момент, проста конструкція, не великі габарити, а до недоліків являється невелика частоти обертання, тиск до 21МПа
Пластинчасті гідравлічні мотори
Дані мотори по конструкції також схожі з насосами цієї конструктивної групи, але на відміну від насосів забезпечені механізмом притиску робочих пластин. Гідромотори цього типу можуть бути одноразового і дворазового дії. Одноразової дії в свою чергу - зазвичай реверсивні і можуть бути регульованими, а дворазового дії завжди нерегульовані і в основному нереверсивні. Мотори даної конструкції широко НЕ расспространенія.
Такі мають робочий тиск до 20МПа і частоту обертання до 1500 об / хв. , А ККД досягає 0,8.
Крутний момент визначати так:
де:
q - робочий об'єм гідромотора,
Переваги пластинчастих гидромоторов: низький рівень шуму, низька в порівнянні поршневими двигунами вартість, менш вимогливий до чистоти робочої рідини.
недоліки: Великі навантаження на підшипники ротора, складність ущільнення торців пластин, невисокий ККД, низька ремонтопридатність
Радіально-поршневі гідромотори
Дані мотори теж ідентичні по конструкції насосів відповідного типу. В основному застосовуються в різних механізмах, де необхідний високий крутний момент і діляться на дві групи: одноразової дії і багаторазової дії.
Гідравлічні мотори одноразової дії використовуються, як приводу шнеків для перекачування густих рідин або поворотних механізмах, де як раз і потрібно високі крутний момент, які доходять до 32000 Нм при тиску до 35МПа, частоти обертання може досягти до 2000 об / хв. Робочі об'єми можуть бути рівні 8500 см3 / об.
Під дією високого тиску камери впливають на кулачок змушуючи вал мотора вращатся. На валу є механізм розподілу, він з'єднує робочі камери в строго заданому порядку з лініями високого тиску і зливу. Рідина йде по каналах в корпусі до камер від спецрозподільника. За мими цієї конструктивної схеми існує мотор з підведенням рідини до робочих камер через вал.
Крутний момент виявляється так:
де:
Δp - перепад тисків на гідромоторі,
q - робочий об'єм ГМ,
Гідривліческіе мотори багаторазового дії знаходять своє застосування в гідравлічних передачах маршового ходу мобільних машин, в приводах конвеєрів, а також в будь-яких навантажених механізмах. Крутний момент доводиться до 45000 Нм при цьому тиску може дійти до 45 МПа, частоти обертання досягає позначки до 300 об / хв. Робочі об'єми - 8000 см3 / об.
Відмінність від моторів односторонньої дії: за один оборот валу плунжеру кожної камери можна зробити кілька робочих циклів, кількість яких визначається робочим профілем корпусу. А за допомогою розподільчої системи йде з'єднання робочих камер з лініями високого тиску і зливу. Також в таких моторах конструктивно можна реалізувати систему ступеневої управління робочим об'ємом, для цього підключаються або відключаються робочі камери за допомогою розподільника, так щоб відключені камери були з'єднані зі зливом.
Якщо гідравлічні мотори даного типу використовувати як мотор-колесо в приводах мобільних машин, тоді в них можна реалізувати обертання в режимі вільного. Суть така: 1) в подачі в дренажну лінію мотора тиску не більше 2 ... 5 bar і 2) з'єднанні робочих камер з лінією зливу. Плунжера заходять в циліндри і відокремлюються від робочого профілю, при цьому забезпечуючи вільне обертання.
Плюси: дуже високі крутний момент, є можливість регулювати робочий об'єм і застосувати режим вільного обертання, а мінуси: дуже складна конструкція, висока пульсація витрати рідини, висока вартість.
Аксіально-поршневі гідравлічні мотори з похилим блоком
Використовуються в верстатних гідравлічних приводах, приводах мобільних машин, пресах. Тиск доходить до 450 бар, крутний момент - до 6000 Нм., А частоти обертання - 5000 об / хв.
Бувають звичайно реверсивні гідромотори та обов'язково вимагають підключення дренажної лінії.
Робоча рідина з лінії високого тиску рухається в робочі камери крізь серповидное вікно спецрозподільника. З циліндрів виходять поршні під дією тиску і створюють крутний момент. Поршні витісняють рідину в лінію зливу з циліндрів, з'єднаних з серповидним вікном на протилежній половині розподільника.
Конструктивно даний тип мотора мають постійний і регульований робочий об'єм.
Крутний момент можна визначити з залежності:
де:
Δp - перепад тисків на ГМ
z - число поршнів
dп - діаметр поршня
γ - кут нахилу блоку циліндрів
q - робочий об'єм ГМ.
Плюси: працює при високому тиску, високий ККД, має можливість регулювання робочого об'єму, високі частоти обертання
мінуси: височенна вартість агрегату, високі пульсації витрати , складна конструкція
Аксіально-поршневі гідравлічні мотори з похилим диском
За конструктивним принципом даний тип мотора повторюють насоси цього типу. Вони застосовуються там же де і попередній тип гідравлічного мотора при робочих тисках до 450 бар, але крутний момент нижче ніж у попереднього типу, і доходить до 3000Нм. Частоти обертання бувають 5000 об / хв.
Гідравлічні мотори цього типу реверсивні, і вимагають підключення дренажної лінії.
Раб. рідина з лінії високого тиску рухається в робочі камери через серповидное вікно спецрозподільника, з циліндрів під впливом робочого тиску видавлюються поршні і утворюється крутний момент. З циліндрів, з'єднаних з вікном на протилежній половині спецрозподільника, поршні виштовхують рідину в слив.
Також гідравлічні мотори розділяються на постійний і регульований робочий об'єм.
Крутний момент визначається із залежності:
де:
Δp - перепад тисків на гідромоторі
z - число поршнів
dп - діаметр поршня
Dц- діаметр розташування циліндрів
γ - кут нахилу диска
q - робочий об'єм гідромотора.
Переваги працює при високому тиску, має можливість регулювання робочого об'єму, висока частота обертання, високий ККД, а й недоліки такі ж як у гідромотра з похилим блоком
Багатотактного аксіально-поршневі гідравлічні мотори
- з нерухомим валом -відноситься до одного з видів роторно-поршневих гідравлічних машин. Робочі камери цих гідравлічних двигунів за 1 оборот вала роблять не 1, а кілька робочих циклів, кількість яких визначається профільним диском. Ці гідравлічні мотори мають можливість наздогнати крутний момент до 4000 Нм при рабдавленіі до 350 бар. Макс. частота обертання не перевищує 300 об / хв.
Відмітною особливість полягає у високій компактності, тому найчастіше пріменяються в гідравлічних передачах маршового ходу мобільних машин. Даний мотор мають вигляд мотора-колеса і встановлюються в ступиці колеса.
Через систему розподілу, розташовану в нерухомому валу, з лінії високого тиску рідина надходить в камеру. З циліндра під впливом тиску рідина плунжера виштовхується і омиваючи профіль диска, створюють крутний момент.
в аксіально-поршневих гідравлічних моторах багаторазового дії є можливість реалізувати режим вільного обертання, суть якого: 1) подача в дренажну лінію мотора відбувається під тиском не більше 2 ... 5 bar 2) з'єднання робочих камер з зливом. Плунжера заходять в циліндри і отделяються від рабпрофіля, так тут утворюється вільне обертання.
- з нерухомим корпусом. Рабкамери таких гідравлічних моторів роблять кілька рабціклов за 1оборот вала. Профільним диском визначається скільки буде циклів. До таких гідравлічних моторів є здатність створювати крутний момент до 5000 Нм, тиск догоняєтся до 350 бар., А частота обертання при макс. досягає 500 об / хв.
Найбільше такі мотори знаходять застосування в приводах мобільних машин і конвеєрів. Ці мотори досить компактні, тому вони так необхідні для створення досить високих крутних моментів механізмах, де немає можливості встановлювати мотори великих габаритів.
Формула крутний момент визначається як:
де:
Δp - перепад тисків на ГМ,
q - робочий об'єм ГМ.
Плюси: працює при тисках до 350 бар, високий розвивається момент, є можливість в реалізації режиму вільного обертання, високий ККД, компактність, а недоліки полягають в малих частотах обертання, складності конструкції, високу вартість
випробування
Всі гідравлічні мотори обов'язково підводять під випробування. Основні з них це зняття об'ємних і механічних характеристик а в інших випадках - характеристики по шуму і ресурсу роботи.
Для того щоб визначити всі параметри, які характеризують робочий режим того чи іншого типу гідравлічного мотора, використовують стенди. Стенди спеціально снащени контрольної і вимірювальної системами і приладами візуального відліку величини, яку контролюють, а також використовують апарати самописця або осцилографа для запису всіх процесів роботи.
Від цілей і завдань вироблених випробувань залежить вибір контрольно-вимірювальної апаратури, місце її дислокації, точність і тип приладів - все це визначається програмою і різними методами випробувань.
висновок
Існує безліч типів і конструкцій гідравлічних моторів, причому основна частина типів - мають аналог в конструкції з гідравлічними насосами.
Гідравлічний мотор - це спеціальний пристрій, який необхідно для того щоб енергія рідини була перетворена в хутро. енергію, і після цього процесу він ще повинен впливати на вхідний вал. А вал діє на роботу всієї машини і виконує різні технологічні функції. Цей невеликий механізм здатний виконувати багато перетворень і має гарний експлуатаційною властивістю.
Гідромотори використовуються повсюдно, а саме, в сільському господарстві, нафтовій і газовій промисловості, авіа-льотної сфері і в багатьох інших. Гідравлічні мотори бувають різноманітні, кожен тип має свої переваги, а також недоліки.
Вибір того чи іншого гідравлічного мотора ґрунтується на їх основних харектерістіках і конструкції. В сучасному світі де йде боротьба за поліпшення екологічної обстановки звертають велику увагу на гідравлічні мотори які чинять найменший вплив на погіршенні екологічної обстановки.
3. Гидродвигатели. Типи. Характеристики переваги і недоліки різних конструкцій.
Гідравлічні двигуни призначені для перетворення гідравлічної енергії (подача, тиск) в механічну (крутний момент, частоту обертання). Існує велика різноманітність типів і конструкцій гідравлічних двигунів, причому більшість типів гідравлічних двигунів мають конструкцію аналогічну з гідронасосами. Як і розглянуті в статті 2 насоси, гідродвигуни (гідромотори) застосовуються в гідростатичних приводах, відносяться до гідромашин об'ємного типу. Під об'ємним гидромотором розуміють в загальному випадку гідродвигун, в якому енергія потоку рідини перетворюється в механічну енергію в процесі переміщення під дією сил тиску робочого елементу (поршня, пластини та ін.) При заповненні рідиною робочої камери. Основними параметрами гідронасосів є:Робочий об'єм (питома подача) [см3 / об] - це обсяг рідини який необхідно пропустити через гідромотор для повороту його вала на 360 градусів або один оборот;
Робочий тиск [МПа, bar];
Крутний момент [Н ∙ м];
Частота обертання [об / хв];
Конструктивно розрізняють наступні типи гідромоторів:
Шестеренні гідромотори;
Героторні гідромотори;
Пластинчасті гідромотори;
радіально поршневі
Аксіально-поршневі гідромотори з похилим блоком;
Аксіально-поршневі гідромотори з похилим диском;
Багатотактного аксіально-поршневі гідромотори;
Лінійні гідродвигуни (Гідроциліндри);
Поворотні гідродвигуни;
1. Шестеренні гідромотори
Шестеренні гідромотори конструктивно схожі з шестеренними насосами (див. Статтю 2), відмінність полягає в наявності лінії відводу робочої рідини із зони підшипників. Це необхідно для забезпечення реверсивності гідромотора. При подачі в гідромотор, робоча рідина впливає на шестерні, створюючи при цьому крутний момент на валу.Шестеренні гідромотори часто застосовуються в гідроприводах навісного обладнання мобільної техніки, в якості приводу допоміжних механізмів різних машин, в верстатних гідроприводу. Настільки широке поширення вони отримали завдяки простоті конструкції і порівняно низьку вартість.
Шестеренні гідромотори застосовуються на частотах обертання до 5000об / хв і тисках до 200 bar (в спеціальному виконанні до 10000 об / хв і до 300 bar). Коефіцієнт корисної дії (ККД), як правило, не перевищує 0,9.
Конструктивний вид шестерневого гідромотора і насоса аналогічні, ознайомитися з ним можна в статті 2.
Крутний момент створюваний гидромотором визначається як:
де:
b - ширина шестерень,
m - модуль зачеплення,
z - кількість зубів шестерні
Переваги та недоліки шестеренних гідромоторів:
переваги
- Простота конструкції.
- Частоти обертання до 10000 об / хв
- Низька вартість
недоліки
- низький ККД
2. Героторні гідромотори
Однією з різновидів шестеренних гідромашин є героторні гідромотори. Завдяки своїй особливості, отримання високих крутних моментів при невеликих габаритних розмірах, ці гідромотори досить часто застосовуються в приводах тихохідних і разом з тим сильно навантажених механізмів. Робоча рідина подається в робочі порожнини гідромотора через спеціальний розподільник. У робочих порожнинах створюється крутний момент, що приводить в обертання зубчастий ротор , який починає здійснювати планетарний рух, обкативая по роликам. Героторні гідромотори відрізняються високою енергоємністю, можливістю роботи при тисках до 25 МПа. Робочий об'єм таких машин досягає 800 см3, а розвивається момент - до 2000 Н ∙ м.
Існує дві конструктивних різновиди героторних гидромоторов: Героторні і героллерние.
Крутний момент, створюваний гидромотором визначається за спеціальними діаграм, наявними в документації на гідроагрегат.
Переваги та недоліки героторних гидромоторов:
переваги
- Простота конструкції.
- Великі крутний момент
- малі габарити
недоліки
- Малі частоти обертання
- Невисокі тиску до 21МПа
3. Пластинчасті гідромотори.
Пластинчасті гідромотори по конструкції аналогічні насосам, при цьому на відміну від насосів вони завжди забезпечені механізмом притиску робочих пластин. Гідромотори даного типу, як і насоси, можуть бути одноразового і дворазового дії. Мотори одноразової дії - як правило, реверсивні і можуть бути регульованими, а мотори дворазового дії завжди нерегульовані і переважно нереверсивні. зважаючи на ряд конструктивних особливостей мотори даної конструкції широкого поширення не отримали.
Гідромотори даного типу працюють на тисках до 20МПа і частотах обертання до 1500 об / хв. ККД може досягати 0,8.
Крутний момент створюваний пластинчастим гидромотором визначається як:
,
Конструкція пластинчастого гідромотора одноразового дії схематично показана на рис. 6, конструкція гідромотора двократного дії - на рис. 7.
Конструктивний вид пластинчастого гідромотора і насоса аналогічні, ознайомитися з ним можна в статті 2.
Переваги та недоліки пластинчастих гидромоторов:
переваги
- Низький рівень шуму
- Низька в порівнянні поршневими двигунами вартість.
- Менш вимогливий до чистоти робочої рідини.
недоліки
- Великі навантаження на підшипники ротора.
- Складність ущільнення торців пластин
- низька ремонтопридатність
- невисокий ККД
4. Радіально-поршневі гідромотори
Радіально поршневі гідромотори ідентичні по конструкції насосів даної компонувальною схеми. Найбільш часто ці гідромотори застосовуються в механізмах для отримання високих моментів. Радіально-поршневі гідромотори можна умовно розділити на дві групи:
Гідромотори одноразової дії
Мотори одноразового дії застосовуються, наприклад, як приводу шнеків для перекачування малотекучіх рідин і суспензій (бетон, глинисті суміші) або поворотних механізмах, де потрібно великі крутний момент. Розвиваються моменти досягають 32000 Нм при тисках до 35МПа, частоти обертання валу до 2000 об / хв. Робочі об'єми двигунів досягають 8500 см3 / об.
На малюнку 8 зображено конструктивний вид радіально-поршневого гідромотора одноразової дії з нерухомим корпусом.
Принцип дії гідромотора, зображеного на рис. 8 наступний: Робочі камери під дією високого тиску впливають на кулачок приводячи в обертання вал мотора. На валу є механізм розподілу (на схемі не показаний), який з'єднує робочі камери в певному порядку з лініями високого тиску і зливу. На рис. 8 рідина від розподільника до робочих камер підводиться по каналах в корпусі. Поряд з цією існує конструкція мотора з підведенням рідини до робочих камер через вал.
Δp - перепад тисків на гідромоторі,
q - робочий об'єм гідромотора,
Гідромотори багаторазового дії
Мотори багаторазового дії часто застосовуються в приводах конвеєрів, в Гідропередача маршового ходу мобільних машин, а також в інших навантажених механізмах. Створюваний моторами даного типу момент може досягати 45000 Нм при тиску до 45 МПа, частоти обертання валу до 300 об / хв. Робочі об'єми двигунів досягають 8000 см3 / об.
На малюнку 9 зображений конструктивний вид радіально-поршневого гідромотора багаторазового дії з нерухомим корпусом
Основною відмінністю від моторів одноразового дії полягає в тому, що за один оборот валу витіснювач (плунжер) кожної робочої камери робить кілька робочих циклів. Кількість циклів визначається робочим профілем корпусу. З'єднання робочих камер з лініями високого тиску і зливу відбувається за допомогою системи розподілу (на схемі не показана).
У моторах багаторазового дії конструктивно може бути реалізована система ступеневої управління робочим об'ємом. Вона реалізується підключенням або відключенням робочих камер за допомогою спеціального розподільника, при цьому відключені робочі камери з'єднуються зі зливом.
Так як гідромотори даного типу часто використовуються в приводах мобільних машин як мотор-колесо, в них може бути реалізований режим вільного обертання. Він полягає в подачі в дренажну лінію мотора невеликого тиску 2 ... 5 bar (в залежності від конструкції) і з'єднанні робочих камер з лінією зливу. Плунжера гідромотора при цьому втягуються в циліндри і відходять від робочого профілю, забезпечуючи вільне обертання.
Переваги та недоліки радіально-поршневих гідромоторів:
переваги
- Високі створювані моменти
недоліки
- Складність конструкції.
- Висока пульсація витрати робочої рідини
- Висока вартість
5. Аксіально-поршневі гідромотори з похилим блоком
Аксіально-поршневі гідромотори - це різновид роторно-поршневих гідромашин з аксіальним розташуванням циліндрів (тобто розташовуються навколо осі обертання блоку циліндрів, паралельні або розташовуються під невеликим кутом до осі). Мотори і насоси даного типу мають аналогічну конструкцію.
Аксіально-поршневі гідромотори з похилим блоком використовуються в приводах мобільних машин, верстатних гідроприводу, пресах і здатні працювати на тисках до 450 бар, що розвивається крутний момент при цьому досягає 6000 Нм. Частоти обертання досягають 5000 об / хв.
Гідромотори даного типу як правило реверсивні, і в обов'язковому порядку вимагають підключення дренажної лінії.
На рис. 10 показана конструктивна схема аксіально-поршневого двигуна з похилим блоком. З лінії високого тиску робоча рідина надходить в робочі камери через серповидное вікно розподільника. Під дією тиску поршні виходять і циліндрів і створюють крутний момент. З циліндрів, з'єднаних з серповидним вікном на протилежній половині розподільника, поршні витісняють робочу рідину в лінію зливу.
Δp - перепад тисків на гідромоторі
z - число поршнів
dп - діаметр поршня
γ - кут нахилу блоку циліндрів
q - робочий об'єм гідромотора,
Достоїнства і недоліки аксіально-поршневих гідромоторів з похилим блоком:
переваги
- Робота при високому тиску
- Принципова можливість регулювання робочого об'єму
- Високі частоти обертання
- високий ККД
недоліки
- складність конструкції
- Висока вартість
- Високі пульсації витрати
6. Аксіально-поршневі гідромотори з похилим диском
Аксіально-поршневі гідромотори з похилим диском конструктивно повторюють насоси даного типу.
Аксіально-поршневі гідромотори з похилим диском використовуються в приводах мобільних машин, верстатних гідроприводу, пресах і здатні працювати на тисках до 450 бар, що розвивається крутний момент трохи нижче, ніж у моторів з похилим блоком і обмежений значенням в 3000Нм. Частоти обертання досягають 5000 об / хв.
Гідромотори даного типу реверсивні, і в обов'язковому порядку вимагають підключення дренажної лінії.
На рис. 11 показана конструктивна схема аксіально-поршневого двигуна з похилим диском. З лінії високого тиску робоча рідина надходить в робочі камери через серповидное вікно розподільника. Під дією тиску поршні виходять і циліндрів і створюють крутний момент. З циліндрів, з'єднаних з серповидним вікном на протилежній половині розподільника, поршні витісняють робочу рідину в лінію зливу.
Крутний момент аксіально-поршневого гідромотора визначається із залежності:
або
де:
Δp - перепад тисків на гідромоторі
z - число поршнів
dп - діаметр поршня
Dц- діаметр розташування циліндрів
γ - кут нахилу диска
q - робочий об'єм гідромотора,
Переваги та недоліки аксіально-поршневих гідромоторів з похилим диском:
переваги
- Робота при високому тиску
- Принципова можливість регулювання робочого об'єму
- Високі частоти обертання
- високий ККД
недоліки
- складність конструкції
- Висока вартість
- Високі пульсації витрати
7. багатотактного аксіально-поршневі гідромотори.
Багатотактного аксіально-поршневі гідромотори з нерухомим валом.
Дані гідромотори є різновидом роторно-поршневих гідромашин. Робочі камери багатотактних гідромашин здійснюють кілька робочих циклів за один оборот валу гідромашини. Кількість цих циклів визначається профільним диском. Багатотактного аксіально-поршневі гідромотори з нерухомим валом здатні створювати крутний момент до 4000 Нм при тисках до 350 бар. Максимальна частота обертання не перевищує 300 об / хв.
Відмінною особливістю моторів даного типу є висока компактність, тому найбільш часто вони знаходять застосування в Гідропередача маршового ходу мобільних машин. Мотори при цьому виконані у вигляді мотор-колеса і Установлюються в ступиці колеса.
Конструктивна схема багатотактного аксіально-поршневого гідромотора з нерухомим валом представлена \u200b\u200bна рис. 12.
З лінії високого тиску робоча рідина через систему розподілу, розташовану в нерухомому валу, надходить в робочу камеру. Під впливом тиску робочої рідина плунжера виходять з робочого циліндра і огинаючи профіль диска створюють крутний момент.
Як і в радіально-поршневих гідромоторах багаторазового дії в аксіально-поршневих гідромоторах багаторазового дії може бути реалізований режим вільного обертання. Він полягає в подачі в дренажну лінію мотора невеликого тиску 2 ... 5 bar (в залежності від конструкції) і з'єднанні робочих камер з лінією зливу. Плунжера гідромотора при цьому втягуються в циліндри і відходять від робочого профілю, забезпечуючи вільне обертання.
Багатотактного аксіально-поршневі гідромотори з нерухомим корпусом.
Робочі камери багатотактних аксіально-поршневих гідромоторів з нерухомим корпусом здійснюють кілька робочих циклів за один оборот валу гідромашини. Кількість цих циклів визначається профільним диском. Багатотактного аксіально-поршневі гідромотори з нерухомим корпусом здатні створювати крутний момент до 5000 Нм при тисках до 350 бар. Максимальна частота обертання досягає 500 об / хв.
Найбільш часто мотори цього типу застосовуються в приводах мобільних машин і конвеєрів. Так як багатотактного аксіально-поршневі гідромотори з нерухомим корпусом досить компактні, вони можуть застосовуватися для створення високих крутних моментів в механізмах де установка радіально-поршневого гідромотора неможлива через великі габаритних розмірів.
У гідромоторах може бути реалізований режим вільного обертання, описаний вище.
Конструктивна схема багатотактного аксіально-поршневого гідромотора з нерухомим корпусом представлена \u200b\u200bна рис. 13.
Мал. 13
Крутний момент створюваний аксіально-поршневими гідромоторами з нерухомим валом і нерухомим корпусом визначається як:
Δp - перепад тисків на гідромоторі,
q - робочий об'єм гідромотора,
Переваги та недоліки аксіально-поршневих гідромоторів багаторазового дії:
переваги
- Робота на тисках до 350 бар
- Високий розвивається момент
- Можливість реалізації режиму вільного обертання
- високий ККД
- компактність
недоліки
- Малі частоти обертання
- складність конструкції
- Висока вартість
8. Лінійні гідродвигуни (гідроциліндри).
Лінійні гідродвигуни (гідроциліндри) - тип об'ємних гідродвигунів створюють тільки поступальні рухи. Сфера застосування гідроциліндрів в мобільній техніці дуже широка. Вони застосовуються як основні двигуни виконавчих механізмів автокранів, екскаваторів, гідравлічних маніпуляторів, комунальних машин, сільськогосподарської техніки, широко використовуються в станочном обладнанні.
Гідроциліндри можуть розвивати великі штовхають і тягнуть зусилля. Значення зусиль залежать тільки від робочого тиску і активних робочих площ.
Δp - перепад тисків в порожнинах гідроциліндра,
S - активна площа,
За принципом дії гідроциліндри поділяють на:
- циліндри односторонньої дії
- циліндри двосторонньої дії
Слід зазначити що тиску в порожнинах гідроциліндрів показані умовно для одного з зусиль тягне або штовхає.
Гідроциліндри за конструктивним виконанням поділяють на:
- плунжерні
- поршневі
- телескопічні
плунжерні гідроциліндри
Конструктивна схема плунжерного гідроциліндра зображена на рис. 14.
При подачі робочої рідини в робочу порожнину плунжер починає зміщуватися під дією високого тиску, створюючи зусилля F. У початковий стан циліндр повертається під дією зовнішнього зусилля прикладеного до торця штока.
Зусилля на гидроцилиндре можна визначити з залежності
p - значення тиску в порожнині гідроциліндра,
S - активна площа,
Конструктивно плунжерний циліндр може мати пружинний повернення см. Рис. 15
поршневі гідроциліндри
це найпоширеніший тип гідроциліндрів. На відміну від плунжерних, поршневі гідроциліндри можуть створювати як штовхає так і тягне зусилля.
конструктивна схема поршневого гідроциліндра двостороннього дії зображена на рис. 16. (Тиску в порожнинах гідроциліндра показано для зусилля F1)
Штовхає зусилля визначається як
p - значення тиску в поршневий порожнини гідроциліндра,
- активна площа,
Тягне зусилля визначається як
p - значення тиску в штоковой порожнини гідроциліндра,
Через різницю площ S1 і S2 швидкості і зусилля при руху штока в прямому і зворотному напрямках нерівні. Якщо вибрати діаметри DЦ і dШТ таким чином що активні площі будуть співвідноситься як S1 \u003d 2 ∙ S2, то при підключенні гідроциліндра за схемою рис. 17 швидкості руху будуть в прямому і зворотному напрямках будуть однакові. Такі гідроциліндри називають диференціальними. Зусилля створювані диференціальним циліндром на прямому і зворотному ході дорівнюватимуть:
p - значення тиску в порожнинах гідроциліндра,
DЦ - діаметр циліндра
dШТ - діаметр штока
Поршневі гідроциліндри можуть використовуватися як плунжерні см. Рис. 18. штокової порожнину гідроциліндра повідомляється з атмосферою через сапун, який запобігає потраплянню частинок пилу і бруду на робочу поверхню гідроциліндра. Штовхає зусилля створюване гідроциліндром визначається також як і для поршневого гідроциліндра.
Поширення в техніці отримали циліндри з прохідним штоком см. Рис 19. Їх головною перевагою є рівність швидкостей і зусиль при прямому і зворотному ході штока.
Тягне і штовхає зусилля визначається як
Для забезпечення різних співвідношень швидкостей і зусиль при прямому і зворотному ході штоків гідроциліндрів застосовують гідроциліндри з прохідними штоками різного діаметру. Даний тип відноситься до циліндрів спеціального виконання. Такий гидроцилиндр схематично зображено на рис. 20.
Зусилля створювані гідроциліндром спеціального призначення розраховуються як:
і 
Більшість відповідних видів гидромоторов і роторних насосів має однакові пристрої, внаслідок чого ці машини можуть класифікуватися за загальними ознаками: по влаштуванню - поршневі, шиберні, шестеренні, коловоротні, гвинтові; по можливості змінювати робочий об'єм - нерегульовані і регульовані; по можливості змінювати напрямок обертання - нереверсивні і реверсивні; по числу циклів, що здійснюються в кожній робочій камері за один оборот валу - одноразового і багаторазового дії. Усередині перерахованих груп існують загальні підгрупи. Так, поршневі мотори діляться на аксіально-поршневі і радіально-поршневі, а шиберні - на пластинчасті і фігурношіберние 1.
Багато роторні насоси при безклапанних розподілі рідини (див. §8.1) можна застосовувати, не змінюючи їх, як гідромотори, що зручно при комплектації гідравлічних систем і особливо в тому випадку, коли одна і та ж гідромашина працює як в насосному, так і в руховому режимах (як насос-мотора).
Для такого універсального використання насосів і гідромоторів існує, однак, важливе обмеження, обумовлене специфікою їх дії. У насосі великі навантаження на контактних поверхнях розвиваються лише після приведення їх в дію,
_____________________
1 Повна класифікація гидромоторов дається в додатку до ГОСТ 17752 - 72 «Об'ємний гідропривід і пневмопривід».
а у двигуна максимальний крутний момент і відповідні тиску і сили тертя на опорних поверхнях виникають вже при пуску.
Для поліпшення пускових властивостей гідромотора особливо важливо замінювати ковзання коченням і зберігати мастильний шар на поверхнях, що труться при запуску. Зокрема, для використання шестерневого насоса в якості гідромотора необхідно зменшити зазори в підшипниках, забезпечуючи цим радіальний зазор між шестернями і корпусом для запобігання їх торкання при пуску під навантаженням.
Принцип дії гідромотора будь-якого виду аналогічний принципу дії поворотного гідродвигуна (див. Рис. 10.3, а). Під тиском рідини на вхідний ланка (поршень, пластину, зуб шестерні, гвинт або іншою рухомою елемент) виникає зусилля, тангенціальна складова Тякого створює момент щодо осі обертання ротора. Момент, що обертає від кожного вхідного ланки залежить від положення останнього, тому і сумарний миттєвий момент всіх тангенціальних сил пульсує подібно сумарній подачі рідини при роботі тієї ж машини в режимі насоса.
Вираз середнього значення крутного моменту можна отримати в загальному вигляді, користуючись, наприклад, схемами радіально-поршневого кулачкового гідромотора п'ятикратного дії (рис. 10.4, а) Або аксіально-поршневого гідромотора з похилим блоком (рис. 10.4, б).
Мал. 10.4. поршневі гідромотори
За одну половину циклу в робочій камері момент тангенціальної сили Тпозитивний, а за другу половину - негативний. Тому так само, як в циліндрі зворотно-поступального насоса, індикаторну роботу в кожній камері гідромотора за один цикл можна представити як добуток среднеіндікаторного тиску на робочий об'єм камери. В zкамерах мотора i - кратного дії індикаторна робота за один оборот ротора дорівнює або , де q -сумарний робочий об'єм гідромотора.
З урахуванням моменту сил тертя M Tмаємо рівність
. (10.3)
Введемо поняття гідромеханічного к. П. Д .:
.
Вираз (10.3) прийме наступний вигляд:
. (10.4)
Фактичні витрати рідини в гідромоторі Q перевищує геометричний qn внаслідок об'ємних втрат (перетікань через зазори). Об'ємний ККД гідромотора
При заданій витраті рідини частота обертання валу
Отримані формули показують, що зі збільшенням робочого об'єму за рахунок числа камер і кратності дії, по-перше, зростає крутний момент при тому ж тиску і, по-друге, досягається зниження частоти обертання валу (при постійній витраті рідини).
Об'ємні гідравлічні мотори (гідромотори) перетворять гідравлічну енергію в механічну. Для кранових механізмів використовуються радіально-поршневі і аксіально-поршневі гідромотори.
Радіально-поршневі гідромотори. Такі гідромашини використовується на суднових кранах фірм «Hagglunds», «Mcgregor», «Mitsubishi». У технічній літературі їх називат LSHT гідродвигуни ( Low speed – High torque motors) - низькообертовий високомометнтние двигуни. Вони дозволяють отримувати чималі обертаючі моменти при малій (близько 0,5 ... 200 об / хв) частоті обертання, тому в приводі можна не використовувати редуктор.
Радіально-поршневі гідромотори виготовляють двох типів: радіально-поршневий мотор з кулачковою шайбою і радіально-поршневий мотор з ексцентриковим валом.
|
|
Мал. 17.10. Шестерні насоси а) зовнішнього і внутрішнього зачеплення б)
Радіально-поршневий мотор з кулачковою шайбою . Принцип дії даних гидромоторов можна проілюструвати на прикладі спрощеної схеми, показаної на рис. 17.11.
Мал. 17.11. Спрощена схема роботи радіально-поршневого гідромотора (схема виконана у вигляді розгортки)
Через канали 1 системи управління 2 і керуючі вікна 3 масло подається на поршні 4 з закріпленими на них роликами 7. Якщо робоча камера 5 з'єднується з керуючими вікнами 3 напірної лінії, то масло починає діяти на поршні 4 і ролики 7. Тиск масла передається через ролики на сполучену деталь 8 (яка в спеціальній літературі називається кулачкова шайба, обмотки кільце або копір). Ролик впливає на Кулачкове кільце 8 з силою тиску масла на поршень (, де p - тиск масла, А П - площа поршня).
Діючи на похилу поверхню 8, сила викликає силу нормальної реакції опори, спрямовану перпендикулярно спиратися поверхностіріс.17.12. Сила розкладається на дві складові уздовж радіуса і дотичній до профілю кулачка -, і. Дотична сілаперпендікулярная до осі поршня створює крутний момент в одному циліндрі, який і обертає мотор
де - плече прикладання сили щодо осі обертання мотора.
Повний момент мотора за цикл роботи дорівнює сумі моментів тангенціальних сил у всіх порушених.
Кратність гідромотора визначається числом робочих ходів на рис. 17.13 показаний п'ятикратний мотор, на рис. 17.14 - шестиразовий і на рис. 17.15 - чотириразовий. Чим більше кратність мотора, тим більше його крутний момент.
|
|
|
Мал. 17.14.Конструкція гідромотора з обертовим статорних (кулачковим) кільцем і нерухомим блоком циліндрів: 1 - розределітельний золотник (розподільник); 2 - блок циліндрів (нерухомий); 3 - поршень з шатуном; 4 - Кулачкове кільце; 5 - хрестова муфта (муфта Ольдгема); 6 -траекторія руху центру ролика; 7 - профіль кулачкового кільця; 8 - корпус (що обертається)
Мал. 17.15.Конструкція радіально-поршневого гідромотора з нерухомим кулачковим кільцем:1 – провідний вал; 2 – траверса ротор; 3 – кулачкове кільце (статор, копір); 4 – поршень; 5 – блок циліндрів (обертається)
Середнє значення крутного моменту, що розвивається усіма поршнями мотора за цикл
Нм, (17.11)
де p - тиск масла, що подається через розподільний клапан (золотник) в гідромотор, МПа (Н / мм 2) або bar (10 Н / см 2) 1МПа \u003d 10 bar;
-робочий об'єм гідромотора (обсяг, описуваний його поршнями)
число поршнів мотора;
-площа поршня гідромотора,
d - діаметр поршня двигуна;
-хід поршня;
число робочих ходів.
Радіально-поршневі двигуни виготовляють у двох виконаннях:
- з нерухомим розподільним блоком і обертовим корпусом;
- з нерухомим корпусом і обертовим розподільним блоком.
У приводах суднових кранових механізмів набула поширення перша схема моторів.
Частота обертання гідромотора в залежності від подачі насоса і робочого об'єму двигуна визначається як
об / хв, (17.13)
де - подача насоса, що розраховується за формулою (17.10);
-робочий об'єм гідромотора, формула (17.12);
-загальний механіко-гідравлічний к.к.д. приводу,.
Як видно з формули (17.13), якщо в два рази зменшити робочий об'єм гідромотора, то частота обертання його обертання збільшиться в два рази. При цьому його крутний момент (рівняння (17.11)) зменшиться вдвічі. Це досягається за рахунок підключення до роботи половини поршнів гідромотора. Зазначений режим роботи використовується для підвищення продуктивності при підйомі легких вантажів або опусканні порожнього гака.
Радіально-поршневий мотор з ексцентриковим валом. Інша конструкція радіально-поршневого гідромотора показана на рис. 17.16. Такий мотор застосовується на кранах виробництва японської компанії «MITSUBISHI». Гидромотор складається з наступних основних деталей: 18 - неподвіжногокорпуса, ексцентрикового вала, 26, що обертається в підшипниках 17 і 22, порожнистих поршнів 37, телескопически з'єднаних з циліндрами 40, розподільника 15, кришки 10, розподільника і кришок 39.
Принцип роботи гідромашини (рис. 17.16) полягає в наступному: рідина нагнітається через отвори кришки розподільника 39, розподільника 15, корпусу 18, кришки і сегмента 34 у простір, обмежується поршнем, циліндром і сферичними поверхнями ексцентрикового вала 26 і сегмента 34. При цьому тиск робочої рідини передається безпосередньо на сферичну поверхню ексцентрикового вала. Внаслідок ексцентриситету між поздовжньою віссю опорних шийок і сферичною поверхнею ексцентрикового вала, тангенціальна складова зусилля від тиску робочої рідини створює крутний момент щодо поздовжньої осі вала, долаючи зовнішнє навантаження, а радіальна складова сприймається підшипниками.
Величина крутного моменту, що розвивається двигуном, визначається зовнішнім навантаженням і обмежується тиском настройки запобіжного клапана гідросистеми.
Мал. 17.16.Конструкція радіально-поршневого гідромотора з ексцентриковим валом: 1 - ексцентриковий вал; 2 - зливна пробка; 3 - валик; 4 - кільце; 5 - тарілка; 6, 9, 12, 16, 19, 29, 30, 33, 34, 36, 38 - кільце ущільнювача; 7 - гвинти; 8 - штифти; 10 - кришка розподільника; 11 - пружини; 13 - втулка центрування пружин; 14 - завзяте кільце; 15 - розподільник; 17, 22 - підшипники; 18 - корпус; 20 - штифти; 21 - гвинти; 23 - кришка; 24 - манжета; 25 - обмежувальне кільце; 26 - ексцентриковий (кулачковий) вал; 27 - кільце; 28 - диски; 31 - кільце антифрикційне; 32 - напрямна; 35 - пружини; 37 - порожнисті поршні; 39 - кришки; 40 - циліндри; 41 - півкільця
Правильний розподіл робочої рідини між п'ятьма поршневими групами гідромотора здійснюється за допомогою розподільника, що обертається валиком 3, з'єднаним з ексцентриковим валом штифтами 1. Распределитель поміщений між затятим кільцем 14 і тарілкою 5 розподільника, матеріали яких забезпечують необхідні режими роботи тертьових пар. Спільне центрування корпуса, тарілки розподільника і кришки розподільника здійснюється за допомогою кільця 4. вперте кільце притиснуто до розподільника пружинами 11 і оберігаючи від проворота штифтами 8.
Для центрування пружин служить втулка 13, встановлена \u200b\u200bв кришку розподільника.
Розподільчий вузол кріпиться до корпусу гвинтами 7.
Зсув циліндро-поршневих груп від робочих положень обмежується кільцем 38 і півкільцем 41. центрована в кришці штифтами 20, кільцями 27, легкими по дискам 28, прикріпленими до ексцентрикових валу гвинтами 21.
Поршень і циліндр до сферичних поверхнях притискаються за допомогою пружин 3, а напрямком при їх спільному пересуванні служить напрямна 32.
Манжета 24, встановлена \u200b\u200bв кришці 23, ущільнює вихідний кінець вала. обмеженням від осьового зсуву манжети служить кільце 25. Для зливу робочої рідини і приєднання дренажного трубопроводу призначене отвір, закритий пробкою 2.
Принцип роботи цього типу мотора в визначається таким способом (ріс.17.17): через розподільник, про нього йшлося вище, робоча рідина під тиском від насоса подається в черзі від одного циліндра до іншого. На рис. 17.17 в даний момент поршні нижніх циліндрів рухаються до центру по дією тиск масла p , А в верхні переміщаються від центру виштовхуючи масло через розподільник до насоса. Сила гідростатичного тиску, що діє на поршень
де - гідростатичний тиск насоса, МПа;
-площа поршня, мм 2.
Сила передає тиск на шатуни 2, які, діючи на ексцентриковий вал, створюють обертаючі моменти
де, - сили тиску шатунів на поршень, Н;
, - плечі сил, м.
Під дією моменту ексцентриковий вал обертається, долаючи момент сил опору зовнішнього навантаження - ваги вантажу, ваги стріли, вітру, тертя, крену і диференту.
Мал. 17.17. Принцип дії радіально-поршневого двигуна з кулачковим (ексцентриковим валом): 1 - поршень; 2 - шатун; 3 - ексцентриковий (кулачковий) вал; 4 - корпус
Аксіально-поршневі гідромотори. Аксіально-поршневі гідромотори є високооборотними і нізкомоментнимі. Іншими словами можна сказати, що аксіально-поршневі двигуни не розвивають обертаючих моментів достатніх для підйому вантажу і стріли, повороту кранової металоконструкції, до того ж частота обертання їх вихідного вала істотно перевищує робочі, технологічні частоти обертання кранових механізмів. З цією метою в приводах, обладнаних аксіально-поршневими двигунами, передбачаються редуктори. Нагадаємо, що редуктором називається механізм, виконаний на підставі зубчастих або черв'ячних передач і призначений для зменшення кутової швидкості і збільшення крутного моменту. У кранових механізмах застосовуються двох- і триступінчаті редуктори з нерухомими осями (рис. 17.23 і рис. 17.24) і планетарні редуктори. Останні широко використовуються в лебідках кранів «LIEBHERR» і «NMF».
Гидромотор (рис. 17.18) складається з наступних основних частин: валу 1, корпуса 7, поршнів з шатунами 14, блок цілінров 9, розподільника 10 і кришки 12.
Мал. 17.18.Конструкція аксіально-поршневого гідромотора: 1 - вал; 2 - манжета; 3, 6, 8, 11 15 - ущільнювальні кільця; 4 - радіальний підшипник, 5 - радіально-завзятий підшипник; 7 - корпус, 9 - блок циліндрів, 10 - розподільник; 12 - кришка; 13 - поршні; 14 - шатуни.
При роботі гідромотора робоча рідина нагнітається (всмоктується) через отвори кришки і кільцеві пази розподільника в блок циліндрів, збільшуючи обсяг робочих камер за рахунок переміщення поршнів. Увазі того, що осі вала і блоку циліндрів знаходяться під кутом , осьова і радіальна складова зусилля від шатунів в місці їх контакту з валом сприймаються радіальним 4 і радіально-наполегливою 5 шарикоподшипниками, а тангенціальна складова створює крутний момент щодо осі вала гідродвигуна, долаючи зовнішню навантаження.
Величина крутного моменту, що розвивається гидромотором, визначається зовнішнім навантаженням і обмежується тиском, на яке розрахований запобіжний клапан гідросистеми.
Запобігання від витоку робочої рідини з гідромашини здійснюється за допомогою манжети 2 і кілець ущільнювачів 3, 6, 8, 11 і 15.
Аналогічна конструкція аксіально-поршневого двигуна показана на ріс.17.19.
Принцип роботи радіально-поршневого гідромотора може бути проілюстрований на рис 17.20. Масло від насоса через вхідний отвір під тиском p направляється в циліндри, які рухаються вгору. Під дією тиску p на поршень починає діяти сила гідростатичного тиску, що дорівнює
де - сила гідростатичного тиску, Н;
-тиск робочої рідини в циліндрі, що створюється насосом, МПа;
-площа поршня, мм 2,,
d - діаметр циліндра, мм 2.
Сила спрямована вздовж циліндра (ріс.17.20), вісь якого нахилена до осі вала двигуна під углом. Через поршень сила віддається на шатун і на сферичну головку шатуна 3 (ріс.17.20) яка розміщена в диску 14 ріс.17.19). Для зручності розрахунків сила давленіяможет бути розкладена на дві складові - окружну (тангенціальну), яка спрямована перпендикулярно радіусу диска і осьову, яка спрямована паралельно осі диска:
окружна сила
осьова сила
де - кут нахилу блоку, град.
Мал. 17.19. Аксіально-поршневий гідромотор з похилим блоком:
1-вал; 2 - ущільнення; 3 - сферична головка; 4 - шатун; 5 - спідниця поршня; 6 - шарнір; 7 - блок циліндрів; 8 - шип; 9 - кришка; 10, 11 - вікно; 12 - пружина; 13 - поршень; 14 - диск
Мал. 17.20.Принцип роботи аксіально-поршневого гідромотора
Саме під дією сили на диск, при подачі масла на поршень, діє крутний момент, що забезпечує обертання диска і ведучого вала по дією одного поршня
uде h - плече сили, м; радіус розміщення головок поршнів.
- поточний кут обертання даного шатуна, град.
За цикл роботи даного типу гідромотора його поршня розвивають середнє значення крутного моменту, яке обчислюється за формулою аналогічною (17.11), Н ∙ м
де p - тиск (перепад тиску) масла, що подається через розподільний клапан (золотник) від Нососи, МПа;
-робочий об'єм гідромотора;
число поршнів мотора;
-площа поршня гідромотора,, мм 2;
d - діаметр поршня мотора, мм;
-хід поршня, визначається аналогічно рис. 17.3.
Величина подачі насоса і робочий об'єм аксіально-поршневого гідромотора визначають частоту обертання валу останнього визначається за формулою (17.13) об / хв,
Робочий об'єм аксіально-поршневих моторів в десятки разів менше робочого об'єму радіально-поршневих моторів. Цим відповідно до формул (17.18) - (17.20) пояснюється невеликою момент і висока бистроходность аксіально-поршневих гідромашин і необхідність застосування в редукторів.
У судновому гідроприводі набули поширення ще аксіально-поршневі гідромотори з похилим диском.
Мал. 17.21.Аксіально-поршневий гідромотор з похилим диском:1-вал; 2, 8 - кришки; 3 - похилий диск; 4 - корпус; 5 - блок циліндрів; 6 - торець блоку циліндрів; 7 - гідророзподільник; 9 - вікно; 10 - пружина; 11 - поршень; 12 - шлицевое з'єднання; 13 - черевик; 14 - люлька; 14 - диск
Їх принцип дії аналогічний роботі мотора з похилим блоком, де замість кута нахилу блоку , Застосовується кут нахилу диска і використовуються ті ж залежності (17.14) - (17.18) і (17.18) - (17.20).
Мал. 17.22.Принцип роботи аксіально-поршневий гідромотор з похилим диском
На рис. 17.23 зображена вантажна лебідка суднового крана з аксіально-поршневим двигуном. Від гідромотора 1 рух передається через вал 3 до зубчатому двоступінчастим редуктора, до складу швидкохідної щаблі якого входить вал-шестерня 4 і колесо 11, а в тихохідну щабель - вал шестерня 12 і колесо з внутрішнім зачепленням 13, запресованих в барабан. Зубчасті колеса і підшипники працюють в маслі, рівень якого контролюють за допомогою пробки 10. Гальмо 5 нормально замкнутий растормаживается за допомогою гідроциліндра 6.
При включенні двигуна 1 гальмо растормаживается, з цією метою робоча рідина надходить каналами 8 з гідросистеми в ліву частину гідроциліндра 6 і переміщує його поршень вправо. Замикає пружина гальма 9 стиснеться і звільнить диски його гальмівні диски, в результаті чого гальмо розмикається. При виключенні гідромотора робоча рідина припиняє свою подачу в гальмівний циліндр 6, тиск на поршень припиняється і гальмівна пружина знову стискає гальмівні диски. Силу стиснення пружини (а значить і гальмівний момент) регулюють гвинтом 7, який через шайбу діє на пружину 9.
момент, що обертає T , Що розвивається мотором (див. Формулу 7.18) за допомогою зубчастого редуктора збільшується, і тоді момент на барабані 14 (рис. 17.23) стане рівним
де - передавальне відношення редуктора,, - передавальне число швидкохідної ступені, від шестерні 4 до колесу 11, - передавальне число тихохідної ступені, від шестерні 12 до колесу 13.
Мал. 17.23.Вантажна лебідка з аксіально-поршневим гидромотором:
1 - гідромотор, 2 - клин; 3 - вал; 4, - вал-шестерня швидкохідної ступені; 5 - дисковий гальмо; 6 - гідроциліндр; 7 - регулюючий гвинт; 8 - канал; 9 - пружина; 10 - пробка; 11 - зубчасте колесо швидкохідної ступені; 12 - вал-шестерня тихохідної ступені; 13 - колесо зубчасте тихохідної ступені; 14 - барабан; 15 - корпус.
Частота обертання тросового барабана при передачі руху від гідромотора 1 через редуктор до барабану
де - частота обертання валу гідромотора (формула (17.20).
Мал. 17.24.Кінематична схема вантажної лебідки, зображеної на рис. 17.16 (позначення відповідають рис. 17.16, тут 16 - муфта втулкова)
Характерні відмови аксіально-поршневих моторів розподіляються по частоті їх прояви в такий спосіб:
Знос поршнів і блоку циліндрів, що пов'язано зі значним забрудненням робочої рідини;
Поломка корпусу;
Вихід з ладу ущільнень;
Руйнування і знос підшипників кочення;
Обрив шатунів поршнів, внаслідок чого відбувається стрибкоподібне зміна швидкості обертання і крутного моменту, спостерігається рух ривками;
Руйнування блоку циліндрів.