Пластинчатый гидромотор принцип работы

Пластинчатые насосы и гидромоторы

Пластинчатые насосы и гидромоторы так же, как и шестеренные, просты по конструкции, компактны, надежны в эксплуатации и сравнительно долговечны. В таких машинах рабочие камеры образованы поверхностями статора, ротора, торцевых распределительных дисков и двумя соседними вытеснителями-платинами. Эти пластины также называют лопастями, лопатками, шиберами.

Пластинчатые насосы могут быть 1-о, 2-х и многократного действия. В насосах однократного действия одному обороту вала соответствует одно всасывание и одно нагнетание, в насосах двукратного действия — два всасывания и два нагнетания.

Схема насоса однократного действия приведена на рис.3.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом «е». К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02…0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 – с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол, образованный этими перемычками, больше угла между двумя соседними пластинами.

Рис.3.3. Схема пластинчатого насоса однократного действия:

1 — ротор; 2 — приводной вал; 3 — пластины; 4 — статор; 5 — распределительный диск; 6, 8 — окна; 7 — гидролиния всасывания; 9 — гидролиния нагнетания;

10 — уплотнительные перемычки

При вращении ротора пластины под действие центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается — происходит всасывание, а затем уменьшается — происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

При изменении эксцентриситета «е» изменяется подача насоса. Если е = 0 (ротор и статор расположены соосно), платины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с +е на –е изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 — всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые.

Подачу пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле

где b — ширина пластин;

D — диаметр статора;

z — число платин;

t — толщина платин;

n — частота вращения ротора.

Число пластин z может быть от 2 до 12. С увеличением числа пластин подача насоса уменьшается, но при этом увеличивается ее равномерность.

В насосах двойного действия (рис.3.4) ротор 1 и статор 4 соосны. Эти насосы имеют по две симметрично расположенные полости всасывания и полости нагнетания. Такое расположение зон уравновешивает силы, действующие со стороны рабочей жидкости, и разгружает приводной вал 2, который будет нагружен только крутящим моментом. Для большей уравновешенности число пластин 3 в насосах двойного действия принимается четным. Торцевые распределительные диски 5 имеют четыре окна. Два окна 6 каналами в корпусе насоса соединяются с гидролинией всасывания 7, другие два 8 — с напорной гидролинией 9. Так же как и в насосах однократного действия, между окнами имеются уплотнительные перемычки 10. Для герметизации зон всасывания и нагнетания должно быть соблюдено условие, при котором ε

Гидромоторы. Назначение и типы гидравлических моторов

Гидромотор — это объемный гидродвигатель вращательного движения.

Гидромотор предназначен для превращения энергии потока жидкости во вращательную энергиею выходного звена. Получается, что гидравлический мотор — выполняют функцию обратную функции насоса. Если провести аналогию с электрооборудованием, то гидромтор по назначению схож с электродвигателем, а насос — с генератором.

Существуют шестеренные, винтовые, пластинчатые и поршневые (радиальные и аксиальные) гидромоторы. Конструкции гидравлических моторов обычно имеют некоторые отличия от конструкций соответствующих насосов.

Например, в пластинчатых гидромоторах установлены пружины, которые выталкивают пластины и тем самым обеспечивают пуск мотора.

В аксиально-поршневых моторах угол наклона блока составляет порядка 40 градусов, тогда как в насосах он обычно равен 30 градусам. В шестеренных гидромотрах уплотнения устанавливаются с расчетом на наличие давления на входе, в насосах же избыточное давление в линии всасывания не предусматривается.

Типы гидравлических моторов

Гидравлические моторы классифицируют по различным признакам.

По движению рабочих звеньев
• Роторные
• Безроторные

По числу рабочих звеньев
• Однорядные
• Многорядные

По возможности регулирования
• Регулируемые
• Нерегулируемые

По возможности реверсирования
• Реверсивные
• Нереверсивные

По циклу работы
• Однократного действия
• Многократного действия

Вид конструкции распределения
• С клапанная
• С крановая
• С золотниковая

По виду рабочих звеньев
• Винтовые
• Ролико-лопастные
• Шестеренные
  • С внутренним (наружним) зацеплением
  • С внешним зацеплением
• Шиберные
  • Пластинчатые
  • Фигурно-шиберные
• Поршневые
  • Аксиально-поршневые
    • С наклонным диском (шайбой)
    • С профильным диском (шайбой)
    • С наклонным блоком
  • Радиально-поршневые
    • Кривошипные
    • Кулачковые

Обозначение гидромоторов

Гидромотор обозначается на гидравлических схемах следующим образом.

Расположение треугольника указывает на направление движения рабочей жидкости.

Формулы для расчета характеристик гидравлических моторов

Как определить частоту вращения вала гидромотора

Частоту вращения вала гидравлического мотора можно определить по формуле:

Как определить мощность гидромотора

Мощность потребляемая гидромотором определяется по зависимости:

Мощность, развиваемую гидромотором можно вычислить по формуле:

Как определить КПД гидромотора

КПД гидромотора — отношение полезной мощности к затраченной, т.е.

Гидромотор: устройство, назначение, принцип работы

Гидравлические механизмы с древнейших времен применяются человечеством в решении различных хозяйственно-инженерных задач. Использование энергии потоков жидкости и давления актуально и в наши дни. Стандартное устройство гидромотора рассчитывается на трансляцию преобразованной энергии в усилие, действующее на рабочее звено. Сама схема организации этого процесса и технико-конструкционные нюансы исполнения агрегата имеют немало отличий от привычных электродвигателей, что отражается как в плюсах, так и в минусах гидравлических систем.

Устройство механизма

Конструкция гидромотора основывается на корпусе, функциональных узлах и каналах для перемещения потоков жидкости. Корпус обычно монтируется на опорных стойках или фиксируется через замковые устройства с возможностями поворота. Основным рабочим элементом является блок цилиндров, где размещается группа поршней, совершающих возвратно-поступательные движения. Для обеспечения стабильности работы этого блока в устройстве гидромотора предусматривается система постоянного прижима к распределительному диску. Данная функция выполняется пружиной с действующим давлением от рабочей среды. Рабочий вал, связывающий гидромотор с выходным органом управления, реализуется в виде шлицевого или шпоночного узла. В качестве элементов комплектации к валу могут подключаться антикавитационные и предохранительные клапаны. Отдельный канал с клапаном обеспечивает отвод жидкости, а в замкнутых системах предусматриваются специальные контуры для промывки и обмена рабочих сред.

Принцип работы гидромотора

Основная задача агрегата заключается в обеспечении процесса преобразования энергии циркулирующей жидкости в механическую энергию, которая, в свою очередь, передается через вал исполнительным органам. На первом этапе работы гидромотора происходит поступление жидкости в паз распределительной системы, откуда она переходит в камеры блока цилиндров. По мере наполнения камер увеличивается давление на поршни, в результате чего формируется и крутящий момент. В зависимости от конкретного устройства гидромотора, принцип действия системы на этапе преобразования силы давления в механическую энергию может быть разным. Например, крутящий момент в аксиальных механизмах образуется за счет действия сферических головок и гидростатических опор на подпятниках, через которые и начинается работа блока цилиндров. На конечном этапе завершается цикл нагнетания и вытеснения жидкостной среды из цилиндрической группы, после чего поршни начинают обратное действие.

Подключение трубопроводов к гидромотору

Как минимум, принципиальное устройство механизма должно предусматривать возможность подключения к подающей и сливной магистралям. Различия в способах реализации этой инфраструктуры во многом зависят от техники регулировки клапанов. Например, устройство гидромотора экскаватора ЭО-3324 предусматривает возможность деления потоков с шунтирующим клапаном. Для управления золотниками гидрораспределителя используется система сервоприводного контроля с пневмоаккумуляторным источником питания.

В обычных схемах применяется сливная гидролиния, давление в которой регулируется через переливной клапан. Распределительный (также называется очистительным и промывочным) золотник с переливным клапаном используют в гидроприводах с замкнутыми потоками для обмена рабочих жидкостей в рамках контура. Может применяться в качестве дополнения специальный теплообменник и бак охлаждения для регуляции температурного режима жидкостной среды в процессе работы гидромотора. Устройство механизма с естественной регуляцией ориентируется на постоянное нагнетание жидкости под низким давлением. Разность в давлениях на рабочих линиях распределительной гидропередачи заставляет управляющий золотник смещаться в положение, при котором контур с низким давлением сообщается с баком гидравлической системы посредством переливного клапана.

Шестеренные гидромотора

Такие двигатели имеют много схожего с шестеренными насосными агрегатами, но с разницей в виде отвода жидкости из подшипниковой зоны. При поступлении рабочей среды в гидромотор начинается взаимодействие с шестерней, что и создает крутящий момент. Простая конструкция и невысокая стоимость технической реализации сделало популярным такое устройство гидромотора, хотя низкая производительность (КПД порядка 0,9) не позволяет применять его в ответственных задачах силового обеспечения. Данный механизм часто используют в схемах управления навесным оборудованием, в станочных приводных системах и обеспечении функции вспомогательных органов различных машин, где номинальная частота рабочего вращения укладывается в 10 000 об/мин.

Героторные гидромоторы

Модифицированная версия шестеренных механизмов, отличие которой заключается в возможности получения высокого крутящего момента при малых габаритах конструкции. Обслуживание жидкостной среды происходит через специальный распределитель, в результате чего приводится в движение зубчатый ротор. Последний работает по роликовой обкатке и начинает совершать планетарное движение, которое определяет специфику героторного гидромотора, устройство, принципа работы и назначение данного агрегата. Его сфера применения обуславливается высокой энергоемкостью в условиях эксплуатации при давлении порядка 250 бар. Это оптимальная конфигурация для тихоходных нагруженных машин, также предъявляющих требования к силовой технике по характеристикам компактности и конструкционной оптимизированности в целом.

Аксиально-поршневые гидромоторы

Один из вариантов исполнения роторно-поршневой гидравлической машины, в котором чаще всего предусматривается аксиальное размещение цилиндров. В зависимости от конфигурации они могут располагаться вокруг, параллельно или с небольшим уклоном по отношению к оси вращения блока поршневой группы. В устройстве аксиально-поршневого гидромотора предполагается возможность и реверсного хода, поэтому в компоновках с обслуживаемыми агрегатами необходимо подключение отдельной дренажной линии. Что касается целевой техники, эксплуатирующей такие движки, то к ней относятся станочные гидроприводы, гидравлические прессы, мобильные рабочие установки и различное оборудование, работающие с крутящим моментом до 6000 Нм при высоком давлении 400-450 бар. Объем обслуживаемой среды в таких системах может быть как постоянным, так и регулируемым.

Радиально-поршневые гидромоторы

Наиболее гибкая и сбалансированная конструкция гидромотора с точки зрения регуляции крутящего момента с выработкой высоких значений. Радиально-поршневые механизмы бывают с однократным и многократным действием. Первые используются в шнековых линиях перемещения жидкостей и сыпучих взвесей, а также в поворотных узлах производственных конвейеров. Радиально-поршневое устройство и принцип работы гидромотора с однократным действием можно отразить в следующем функциональном цикле: под высоким давлением рабочие камеры начинают действовать на кулак привода, запуская таким образом и вращение вала, транслирующего усилие на исполнительное звено. Обязательным конструкционным элементом является распределитель слива и подвода жидкости, сопряженный с рабочими камерами. Системы многократного действия как раз отличаются более сложной и развитой механикой взаимодействия камер с валом и каналами распределения жидкости. В данном случае наблюдается четкая разделенная координация внутри функции распределительной системы по отдельным блокам цилиндров. Индивидуальная регуляция на контурах может выражаться как в простейших командах включения/отключения клапанов, так и в точечном изменении параметров давления и объема перекачиваемой среды.

Линейный гидромотор

Вариант объемного гидравлического двигателя, создающего исключительно поступающие движения. Такие механизмы часто задействуют в мобильной самоходной технике – например, в устройстве комбайна гидромотор поддерживает функцию исполнительных агрегатов за счет энергии двигателя внутреннего сгорания. От основного выходного вала силовой установки энергия направляется на вал гидравлического узла, который, в свою очередь, обеспечивает механической энергией органы для уборки зерна. В частности, линейный гидромотор способен развивать тянущие и толкающие усилия в широком диапазоне показателей давления и рабочих площадей.

Заключение

Гидравлические силовые машины имеют множество положительных эксплуатационных моментов, которые по-разному проявляются в зависимости от конкретного исполнения агрегата. Так, если героторное устройство гидромотора отличается простотой и не требует серьезных затрат на обслуживание, то аксиальные и радиальные конструкции в новых версиях в большей степени рассчитывается на достижение высоких крутящих моментов и поддержку соответствующих показателей мощности, но дороже обходятся в содержании. По целому ряду универсальных показателей наблюдаются общие преимущества гидромашин перед аккумуляторными, электрическими и дизельными устройствами, но также у них есть и слабые места, которые выражаются в относительно низком КПД и зависимости от косвенных факторов рабочего процесса. Это касается чувствительности гидравлики к температурным перепадам, вязкости рабочей среды, загрязнениям и т.д.

Как работает гидромотор

Принцип действия гидравлического мотора прост и соответствует требованиям надежности к этому механизму. При работе гидромотора происходит преобразование энергии жидкости (подача рабочей жидкости под давлением) в механическую энергию (съем с вала крутящего момента). Сам процесс описывается, как периодическое заполнение рабочей камеры жидкостью при дальнейшем её вытеснении. Слив происходит с потерей давления, что позволяет получить полезный перепад давления, который и трансформируется в механическую энергию.

Преимущество, которым обладают гидромоторы обусловлено широким диапазоном регулирования частоты вращения. Так при использовании гидрораспределителя или других средств, регулирующих движение вала, можно добиться показателей 30-40 об/мин, а гидромоторы специального исполнения позволяют задать параметры 1-4 об/мин.

По конструктивным особенностям гидромоторы подразделяются на следующие типы:

• Шестеренные;
• Пластинчатые;
• Радиально-поршневые;
• Аксиально-поршневые;

Принцип действия шестеренных гидромоторов

Шестеренные гидромоторы работают по принципу подачи давления жидкости на шестерни с неуравновешенными зубьями, что придает им вращение. Преимущество данного типа гидравлического мотора заключается в простоте конструкции и возможности достижения частоты вращения до 10000 об/мин (специальное исполнение). Обычная частота вращения достигает 5000 об/мин при установленном давлении рабочей жидкости — 200 bar. К недостаткам шестеренного гидромотора относится низкий коэффициент полезного действия, который не превышает значения 0,9.

Пластинчатые гидромоторы

В пластинчатых гидромоторах рабочие камеры образуются вытеснителями, пластинами расположенными на роторе. Для герметичности камер применяются пружины под пластинами, обеспечивая их постоянное прижимное усилие к стенкам статора. Ось ротора смещена относительно оси статора и при подаче рабочей жидкости объем камеры всасывания увеличивается, а объем камеры, из которой происходит нагнетание, уменьшается. К недостаткам механизмов подобного типа относят низкую ремонтопригодность и невозможность эксплуатации агрегата при низких температурах (залипание пластин).

Радиально-поршневые гидромоторы

Радиально-поршневые гидромоторы применяются при относительно высоком давлении рабочей жидкости (от 10 мПа). Камерами в гидромоторе являются цилиндры, расположенные радиально, соответственно роль вытеснителей играют поршни. Под воздействием высокого давления рабочие камеры приводят в движение вал мотора. Механизм распределения на валу поочередно соединяет камеры с линиями давления и слива рабочей жидкости.

Аксиально-поршневые гидромоторы

Аксиально-поршневые гидромоторы работают по уже известному принципу — рабочие камеры, это цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснители — поршни. Цилиндры располагаются вокруг оси вращения или под небольшим углом к ней. Во время вращения вала вращаются и блоки цилиндров. При выдвижении поршней из цилиндров происходит всасывание жидкости, а при обратном движении поршней осуществляется нагнетание.

Основные неисправности гидромоторов

Практически все виды неисправностей в гидромоторах относятся к механическим повреждениям и износу деталей участвующих в передаче крутящего момента. Образование задиров, повышенный износ, разрушение уплотнений — все это ведет к замедленной работе механизма и потери мощности агрегата. Обнаружение неисправности и ремонт гидродвигателей осуществляется в специализированных мастерских, обладающих необходимым инструментарием и диагностическим оборудованием.

Горячая линия (ремонт, комплектующие): +7 (495) 660-04-23

РЕМОНТ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
ЛЮБОЙ ГИДРАВЛИКИ