Принцип работы гидромотора

Гидромотор: устройство, назначение, принцип работы

Гидромотор: устройство, назначение, принцип работы - фото 1 - изображение 1

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

Устройство механизма - фотография 2 - изображение 2

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

Принцип работы гидромотора - фото 3 - изображение 3

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.

Подключение трубопроводов к гидромотору - изображение 4 - изображение 4

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.

Шестеренные гидромотора - фотография 5 - изображение 5

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

Героторные гидромоторы - изображение 6 - изображение 6

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.

Аксиально-поршневые гидромоторы - фото 7 - изображение 7

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.

Радиально-поршневые гидромоторы - фото 8 - изображение 8

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.

Основы гидравлики

Линейный гидромотор - фотография 9 - изображение 9



Гидравлические двигатели

Гидравлическими двигателями называют силовые установки и машины, преобразующие энергию потока или давления жидкости в механическую энергию.Как видно из определения, гидравлические двигатели выполняют задачу, обратную задаче гидравлических насосов, из чего вытекает принцип обратимости, согласно которому практически любой насос (преобразующий механическую энергию в энергию потока) можно использовать в качестве гидравлического двигателя для выполнения противоположной функции.

Заключение - фотография 10 - изображение 10

Свойство обратимости гидравлических машин в большинстве случаев позволяет эксплуатировать одну и ту же гидравлическую машину, как в режиме насоса, так и в режиме двигателя, то есть создавать насосы и двигатели по общим конструктивным схемам.

Естественно предположить, что гидродвигатели, как и гидронасосы, можно классифицировать на две группы: динамические, отбирающие кинетическую энергию у потока жидкости, и объемные, преобразующие энергию давления потока в механическую энергию.К первой группе гидравлических двигателей можно отнести различные турбины, т. е. лопастные (центробежные и осевые) насосы, выполняющие обратную функцию (преобразования энергии движения потока в механическую энергию).

Вторая группа – объемных гидравлических двигателей, принципиально может быть представлена практически всеми видами рассмотренных ранее конструкций гидравлических насосов объемного типа - шестеренные, пластинчатые, роторно-поршневые, диафрагменные, поршневые и т. д. Однако наибольшее практическое применение в машиностроении нашли лишь динамические гидродвигатели-турбины и объемные гидродвигатели, имеющие высокий КПД – аксиальные и радиальные роторные гидравлические двигатели, а также особый тип гидродвигателей – гидроцилиндры.

Принцип действия объемных гидравлических двигателей основан на возникновении неуравновешенной силы на подвижных элементах рабочих камер при воздействии на них жидкости, подводимой под избыточным давлением от источника питания (насоса, аккумулятора, магистрали).В процессе работы двигателя герметично отделенные друг от друга камеры попеременно сообщаются с местами подвода, где они увеличивают свой объем и заполняются маслом под давлением, и отвода, где при уменьшении объемов камер происходит вытеснение жидкости в сливную линию.Подвижные элементы рабочих камер конструктивно могут быть выполнены в виде зуба, шестерни, пластины, плунжера, поршня и т.д.

По характеру движения выходного звена гидравлические двигатели делят на:

  • моторы с неограниченным вращательным движением;
  • поворотные двигатели с ограниченным (меньше 360°) углом поворота;
  • цилиндры с ограниченным возвратно-поступательным прямолинейным движением.

***

Рабочие характеристики и параметры гидравлических двигателей

Работа разных по конструкции гидравлических двигателей (как и разных гидронасосов) характеризуется различными параметрами и рабочими характеристиками. Для гидравлических моторов основными являются следующие параметры:

Рабочий объем – суммарное изменение объемов рабочих камер мотора за одни оборот ротора или объем жидкости, при прохождении которого через мотор его ротор совершит один оборот:

Vо = Vkzk,     м3

где:Vk – изменение объема рабочей камеры мотора за один рабочий цикл, рассчитанное по ее геометрическим размерам; z – число рабочих камер; k – кратность действия, то есть число рабочих циклов, совершаемых за один оборот вала.

Теоретический расход мотора – это расчетный объем жидкости, проходящий через мотор в единицу времени:

Qm = Vоn,     м3/с

где: n – частота вращения вала мотора.

Фактический расход жидкости через мотор больше теоретического на величину объемных потерь:

Qф = Qm + ΔQм,     м3/с

где: ΔQм – утечки масла через зазоры внутри мотора из полостей питания в полости слива и утечки жидкости в окружающую среду.

В отличие от насоса утечки масла в моторе направлены в ту же сторону, что и основной поток.

Объемный КПД мотора:

ηо = Qm/Qф = Qm/(Qm + ΔQм).

Рост объемных потерь приводит к уменьшению КПД мотора.

Основы гидравлики - фото 11 - изображение 11

Частота вращения вала мотора:

n = Qm/Vо = Qф ηо/Vо,     с-1

Номинальное давление рном (Па) – наибольшее давление рабочей жидкости на входе в мотор, при котором гидравлическая машина должна проработать в течение установленного срока службы с сохранением основных параметров в пределах установленных норм.

Перепад давлений определяется разностью давлений масла на входе и выходе мотора:

Δp = рвх - рвых,      Па

Полезная (эффективная) мощность мотора определяется из зависимости:

Nn = Mω = 2πMn,     Вт

где: М – вращающий момент на валу мотора; ω = 2πn – угловая скорость вала; n – частота вращения вала мотора.

Вращающий момент на валу мотора определяется по формуле:

M = Nn/ω = QmΔp/2πn = VоΔp/2π,     Нм

Потребляемая гидромотором мощность:

Nм = Qф Δp = Nn/ηгм,     Вт

где: ηгм – полный КПД гидравлического мотора.

Полный КПД гидравлического мотора:

ηгм = Nn/Nм   или    ηгм = ηо ηм ηг,

где: ηо, ηм, ηг – соответственно объемный, механический и гидравлический КПД мотора.

При типовом проектировании привода машины гидравлический мотор выбирают по полезной (эффективной) мощности и номинальной частоте вращения вала, то есть так же, как и электродвигатель.

Поворотные гидравлические двигатели характеризуются следующими основными параметрами:

Рабочий объем на угол поворота (270° и меньше), м3.

Фактический расход масла при максимальной скорости поворота вала определяется по формуле:

Qф = zbω(R2 – r2)/2,     м3/с

где: z – число пластин; b – ширина пластины; R и r – большой и малый радиусы ротора поворотного двигателя; ω – максимальная угловая скорость поворота вала.

Номинальный вращающий момент на валу:

Мном = zbΔp(R2 – r2)/2,     Нм

где: Δp – разность давлений в напорной и сливной камерах двигателя при номинальном давлении питания.

Полный КПД при номинальных параметрах (для стандартных поворотных гидравлических двигателей типа ДПГ полный КПД может достигать 95%).

Для гидравлических цилиндров основными являются следующие параметры:

  • диаметр поршня D;
  • диаметр штока d;
  • величина хода S поршня;
  • номинальное давление рном на входе;
  • номинальное усилие F на штоке;
  • минимальная и максимальная скорость v перемещения.

Рабочие (эффективные) площади поршня:

со стороны бесштоковой полости:

F1 = πD2/4,     м2,

со стороны штоковой полости:

F2 = π(D2 – d2)/4,     м2,

где: D – диаметр поршня;     d – диаметр штока.

Номинальное усилие на штоке цилиндра без учета сил трения и инерции:

для цилиндра с односторонним штоком:

R = p1F1 – p2F2,     Н,

для цилиндра с двусторонним штоком:

R = (p1 – p2)F2,     Н,

где р1 и р2 – номинальное давление масла соответственно в напорной и сливной камерах гидроцилиндра.

Скорость движения поршня:

v = Qф/F,     м/с,

где: Qф – фактический расход масла с учетом утечек; F – площадь поршня со стороны напорной камеры цилиндра.

Мощность цилиндра:

N = Rv,     Вт

Тепловое удлинение цилиндра:

λ = εLΔt,      м,

где: ε – коэффициент линейного расширения (для стали ε = 12×10-6); L – длина цилиндра; Δt – повышение температуры.

Удлинение цилиндра велико (λ ≈ 1 мм, при L = 2 м, Δt = 40˚), поэтому рекомендуется одну из его опор выполнять скользящую, а другую закреплять неподвижно. Особо следует подчеркнуть, что полный КПД гидроцилиндра обычно превышает 95%, то есть больше, чем у любых других известных двигателей.

***



Гидромоторы

Как уже отмечалось выше, гидравлические машины обладают свойством обратимости. Это позволяет создавать по одним и тем же конструктивным схемам, как объемные насосы, так и гидравлические моторы.

Может ли насос работать как мотор - изображение 12 - изображение 12

Рассмотрим работу гидравлической машины, схема которой показана на рисунке 1, в режиме мотора. Предположим, что в рабочие камеры машины, расположенные справа от вертикальной оси, подается жидкость от насоса, а камеры, расположенные слева соединены с баком.Под действием избыточного давления на пластинах возникают неуравновешенные силы, создающие вращающий момент на валу мотора, направленный против часовой стрелки. Камеры, соединенные с баком, при вращении ротора освобождаются от рабочей жидкости. Если кольцо А установить в корпусе мотора соосно с ротором, то момент на валу мотора станет равным нулю и вращение вала прекратится.

Аналогично можно рассмотреть работу в режиме мотора аксиально-поршневой гидравлической машины. При подаче масла под давлением через отверстие распределителя, поршни будут со значительным усилием прижаты жидкостью к наклонному диску.В результате силового взаимодействия каждого из поршней с диском возникнет тангенциальная сила, направленная перпендикулярно оси поршня. Таким образом, на блок и связанный с ним вал гидравлического мотора начнет действовать вращающий момент.Остальные поршни, рабочие камеры которых в это время соединены с магистралью сброса, будут вытеснять масло через отверстие распределителя на слив в бак.

Существенным недостатком рассмотренной схемы являются значительные изгибающие усилия, воспринимаемые поршнями и вызывающие их преждевременный износ и нарушение герметичности рабочих камер. Для исключения указанного недостатка используют гидравлические машины этого типа с двойным ротором (рис. 2).

Может ли гидромотор работать как насос - фото 13 - изображение 13

При подводе жидкости через неподвижный торцовый распределитель 6 в рабочую камеру мотора, поршень 2 перемещается вправо в расточке ротора 1 и, воздействуя на толкатель 4, создает силу F на наклонном диске 8. Вращающий момент, создаваемый тангенциальной силой T, передается через толкатель 4 ротору 3, жестко связанному с валом 7 мотора, и с помощью пальца 5 ротору 1, свободно вращающемуся на валу. Таким образом, поршни 2 не воспринимают изгибающего момента от действия силы T.

В гидравлических приводах металлообрабатывающих станков преимущественно применяют нерегулируемые аксиально-поршневые моторы, которые в ряде случаев имеют существенные преимущества перед электромоторами (гидравлические моторы одинаковой с электродвигателями мощности в среднем в шесть раз меньше по габаритам и в четыре-пять раз по массе).

При наибольшей частоте вращения вала nmax = 50 c-1 наименьшее значение частоты может составлять nmin = 0,5 c-1, а у моторов специального исполнения – до nmin = 0,05 c-1 и меньше, причем легко обеспечивается бесступенчатое регулирование частоты вращения во всем диапазоне.Время разгона и торможения вала гидравлического мотора не превышает нескольких сотых долей секунды; возможны режимы частых включений и выключений, реверсов, изменения частоты вращения.Вращающий момент мотора легко регулируется изменением разности давлений на входе и выходе. При подходе рабочего органа станка к упору, вращение вала мотора прекращается, а развиваемый им вращающий момент остается неизменным. Полный КПД находится в пределах 80...90%.

Поворотные гидравлические двигатели нашли широкое применение в станках и промышленных роботах для обеспечения возвратно-вращательного (поворотного) движения рабочих органов или вспомогательных устройств. Конструктивные схемы таких двигателей приведены на рисунке 11.

Поворотный двигатель (рис. 13,а) состоит из корпуса 1, поворотного ротора, представляющего собой втулку 2 с одной лопастью 3, неподвижной разделительной перегородки 4, подпружиненного уплотнения 5 вала и двух крышек. Вал установлен на двух подшипниках, расположенных в крышках.Двигатель имеет две герметичные рабочие камеры. При подводе масла под давлением в верхнюю полость лопасть вместе с валом поворачивается по часовой стрелке на угол до 270°, одновременно из нижней полости жидкость вытесняется в сливную линию и возвращается в бак.

Многолопастные поворотные двигатели (рис. 13,б и в) позволяют получить на валу больший вращающий момент, чем у двигателя с одной лопастью, однако при этом уменьшаются возможный угол поворота и угловая скорость вала. Двигатели с одной лопастью работают при номинальном давлении 16 МПа, развивая номинальный вращающий момент до 2000 Нм.

***

Гидравлические цилиндры

Гидравлические цилиндры, как тип гидравлических двигателей, нашли широкое применение в технике и многих областях промышленности. Простота и надежность, удобство технического обслуживания и эксплуатации послужили причиной использования этих гидромашин в самых различных гидроприводах - силовых, дистанционного управления механизмами и т. п.Применяются гидроцилиндры и в сельскохозяйственной, автомобильной и дорожной технике.

Цилиндры, применяемые в гидравлических приводах технологического оборудования, различают по направлению действия рабочей жидкости (одностороннего и двустороннего действия) и по конструкции рабочей камеры (поршневые и плунжерные).

В цилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, а возврат в исходное положение происходит под действием внешних сил, например силы пружины или силы тяжести. В последнем случае цилиндр располагают вертикально.

В цилиндрах двустороннего действия движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно в двух взаимно противоположных направлениях.

В цилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, а возврат в исходное положение происходит под действием внешних сил, например силы пружины или силы тяжести. В последнем случае цилиндр располагают вертикально.

Обратимые гидромашины - фото 14 - изображение 14

В цилиндрах двустороннего действия движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно в двух взаимно противоположных направлениях.

В поршневых цилиндрах две рабочие камеры образованы поверхностями корпуса и поршня со штоком (односторонним или двусторонним).

В плунжерных цилиндрах одна рабочая камера образована поверхностями корпуса и плунжера.

Телескопические цилиндры (одностороннего и двухстороннего действия) имеют рабочую камеру образованную также поверхностями корпуса и плунжера. Основные типы цилиндров, применяемых в машиностроении, показаны на рисунке 3 .

Корпус поршневого гидроцилиндра двустороннего действия с односторонним штоком (рис. 3,а) жестко закреплен на станине машины, а шток связан с движущимся рабочим органом. Если в цилиндр при прямом (вправо) и обратном (влево) ходе поступает одинаковое количество масла, то при малом диаметре штока площади F1 и F2 и скорости v1 и v2 близки по величине, а при увеличении диаметра штока скорость v2 становится заметно больше v1.

Равенство скоростей v1 и v2 можно обеспечить за счет дифференциального включения цилиндра, у которого F1 = 2F2. В этом случае при движении вправо обе полости (камеры) цилиндра соединяют с напорной линией, а при обратном ходе (влево) – штоковая полость продолжает соединяться с напорной линией, а поршневая соединяется со сливной линией. При двустороннем штоке (рис. 3,б) площади F поршня обычно одинаковы, следовательно, равны и скорости v1 и v2. Недостатки таких цилиндров – увеличенная длина и необходимость второго уплотнения для штока.

Иногда, из конструктивных соображений, бывает удобнее закрепить шток цилиндра, а его корпус связать с подвижным органом машины (рис. 3,в и 3,г). В этих случаях масло в цилиндр подводят через отверстия в штоке или через гибкие рукава (шланги) высокого давления.

Для зажимных и фиксирующих механизмов широко применяют цилиндры одностороннего действия (рис. 3,д). Плунжерный цилиндр (рис. 3,е) способен перемещать вертикально расположенный рабочий орган только вверх; движение вниз происходит под действием силы тяжести.С помощью нескольких плунжерных цилиндров (рис. 3,ж) можно обеспечить движение рабочего органа машины в обе стороны.Плунжерные цилиндры проще в изготовлении, так как отпадает необходимость в трудоемкой обработке внутренней поверхности цилиндра, однако имеют меньший ход. Во избежание ударов поршня о крышки рекомендуется использовать цилиндр с ходом несколько большим, чем ход рабочего органа станка.Следует помнить, что в большинстве случаев гидроцилиндры не допускают радиальную нагрузку на шток.

***

Вентиляторы



Главная страница
  • Страничка абитуриента
Специальности
  • Ветеринария
  • Механизация сельского хозяйства
  • Коммерция
  • Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •    Карта раздела
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Насос и мотор - гидравлические машины преобразовывающие один вид энергии в другой.

Насос способен преобразовать механическую энергию в гидравлическую.

Мотор - обладает противоположными возможностями - преобразовывает энергию потока жидкости в механическую. Эти машины похожи по конструкции, но в чем их отличия и могут ли они заменять друг друга?

Отличия в конструкции этих гидромашин обусловлены особенностями применения.

Насос всасывает жидкость из бака, а для этого ему требуется создать разряжение во всасывающем трубопроводе, то есть избыточного давления на входе насоса быть не может, по этой причине уплотнения многих насосов не рассчитаны на появление давления на входе.

Гидромоторы . Классификация, устройство и принцип действия. - фотография 15 - изображение 15

Гидромотор, устанавливается в напорном трубопроводе и приводит в движение исполнительные механизмы, в том числе и находящиеся под нагрузкой, давление на входе гидромотора может возрастать до величины максимального, уплотнения гидромотора выполнены таким образом, чтобы обеспечивать герметичность и работоспособность машины даже при высоком давлении.

Утечки насоса отправляются на всасывание, в зону пониженного давления. Утечки в гидромоторе отправить на вход машины нельзя, так давление там может быть очень высоким, поэтому в конструкции мотора предусмотрена отдельная линия дренажа, которая соединяется с баком.

Вал насоса приводится в движение двигателем, и подвижные элементы, при необходимости могут перемещаться под воздействием инерционных сил, замыкая объем рабочих камер. Гидромотор работает иначе, в него попадает жидкость, и никаких инерционных сил при незамкнутых рабочих камерах в момент начала движения возникнуть не может, поэтому эти силы в процессе запуска использовать невозможно.

Может ли насос работать как мотор

Большинство насосов нельзя использовать в качестве гидромоторов. Причина для разных типов насосов - различна. Рассмотрим основные типы машин.

Большинство шестеренных насосов (например насосы серии НШ) не могут работать в качестве гидромоторов из-за особенности уплотнений, в насосе избыточное давление на всасывании не создается, а при работе гидромотора под давлением могут находиться как, вход так и выход. Кроме того, в насосах серии НШ отсутствует дренаж. Избыточное давление на входе выдавливает уплотнение шестеренного насоса, при попытке его использования в качестве мотора.

Работа большинства шестеренных насосов в качестве гидромотора возможна лишь при значительных изменениях конструкции: добавлении линии дренажа, замене уплотнений. Разумеется после таких изменений надежная и долговечная работа гидропривода невозможна.

В пластинчатых насосах и моторах рабочие камеры образованы поверхностями пластин, ротора, статора, торцевых крышек.

Пластинчатые насосы не могут работать в качестве гидромоторов по причине того, что пластинки в насосе выходят из пазов и прижимаются к поверхности статора за счет центробежных сил, возникающих при вращении вала. Если использовать пластинчатый насос в качестве гидромотора, то поступающая жидкость заполнить все пространство внутри насоса, и вал машины вращаться не станет. В пластинчатых гидромоторах установлена специальная пружина, поджимающая пластины к статору.

Принцип работы гидромотора - фотография 16 - изображение 16

Среди аксиально-поршневых машин есть и обратимые, которые могут работать и как насос и как мотор, это должно быть указано в документации.

Может ли гидромотор работать как насос

Большинство гидромоторов могут работать в качестве насосов, об этом должно быть указано в документации. В гидромоторах, обычно присутствует отдельная линия дренажа, которую следует вывести в бак независимо от того, как используется данная машина.

КПД гидромотора работающего в режиме насоса, может быть несколько ниже, чем у необратимого насоса.

Обратимые гидромашины

Обратимым называют насос, работающий в режиме гидродвигателя (мотора).

Для обеспечения обратимости в конструкцию насоса должны быть внесены изменения, позволяющие ему с высокой степенью надежности выполнять функции гидромотора. Например в конструкции шестеренного насос-мотора должны быть установлены уплотнения, выдерживающие избыточное давление входе, предусмотрена линия дренажа для отведения утечек в бак.

Обратимые гидравлическую машину часто называют насос-мотором. Если при этом машина способна изменять направление движения, то ее называю реверсивной.

Гидравлическая схема обратимого реверсивного насос-мотора показана на рисунке.

Принцип работы гидромотора - фото 17 - изображение 17

Гидромоторы . Классификация, устройство и принцип действия.

Принцип работы гидромотора - изображение 18 - изображение 18

Гидромоторы предназначены для осуществления вращательного движения. Классификация: 1.Высокооборотные низкомоментные (пластинчатые); 2.Высокомоментные низкооборотные (радильно-поршневые). Пластинчатые. Устройство: корпус; крышки; вал; рабочий комплект (боковые диски, статор, ротор, пластины); окна всасывания и нагнетания. Окна бокового диска соединены с окнами всасывания и нагнетания. Вращающий момент на валу гидромотора создается в процессе нагнетания (при подводе рабочей жидкости под давлением в рабочую камеру) в результате разности давлений, действующих на две смежные пластины. Одновременно при вращении ротора из рабочих камер, соединенных с другим окном, жидкость вытесняется. Поворот рабочего комплекта осуществляется штифтом.

 Радиально-поршневые. Устройство: корпус (статор); крышки статора; блок цилиндров (ротор); торцовый распределительный диск с втулками; крышка распределителя со штуцерами. Рабочие камеры гидромотора образуются рабочими поверхностями блока цилиндров и поршней. Принцип действия: при подсоединении напорной линии к штуцеру рабочая жидкость под давлением поступает через соединительные втулки к распределительному диску и далее через торцовые отверстия распределительного диска и блока цилиндров в те рабочие камеры, поршневые группы которых в данный момент расположены на рабочих участках копира корпуса. Под действием силы давления жидкости поршни выдвигаются из цилиндров. При этом каждый поршень создает усилие, которое посредством разложения на силы, создает момент, вращающий блок цилиндров и вал гидромотора. При вращении блока цилиндров в других рабочих камерах гидромотора происходит вытеснение рабочей жидкости: поршни под действием возникающих сил вдвигаются в цилиндры, и происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочих камер, которая через торцовые отверстия блока цилиндров и распределительного диска поступает на выход гидромотора через штуцер.

Поворотные гидродвигатели. Устройство и принцип действия.

Поворотным называется исполнительный гидродвигатель с ограниченным углом поворота рабочего звена. Классификация: 1.Пластинчатые (позволяют получить угол поворота не более 2700 и бывают одно-, двух-, трех-, четырехпластинчатые); 2.Поршневые (угол поворота - 3600). Пластинчатые. Устройство: корпус; пластина; крышки; вал; рабочие камеры. Принцип действия: жидкость под давлением подается в камеру и оказывает давление на пластину. Пластина, поворачиваясь, вытесняет жидкость из другой камеры. Вал с рабочим органом совершает движение. При изменении направления подачи рабочей жидкости пластина совершает обратное движение. Поршневые. Устройство: корпус; поршни; зубчатая рейка; зубчатое колесо; упоры; вал; рабочие камеры. Принцип действия: при подаче жидкости под давлением в камеры, расположенные диагонально друг к другу, происходит давление жидкости на поршни. В результате рейки, контактирующие с зубчатым колесом, смещаются в противоположные стороны и поворачивают колесо, и вал с рабочим органом совершает движение. При подаче жидкости в противоположные по расположению камеры , рейка поворачивает зубчатое колесо в исходное положение и вытесняет жидкость из противоположных камерах. Упоры предназначены для поджатия зубчатого колеса относительно рейки.

Назначение и классификация гидроаппаратуры.

В состав любого гидропривода входит гидроаппаратура. С ее помощью осуществляется пуск, остановка, изменение направления движения, скорости, усилия, вращающего момента и т.д. Гидроаппаратуру делят на 3 группы: 1.Направляющая – для управления пуском, остановкой, направлением движения жидкости в трубопроводе посредством полного открытия или закртытия рабочего проходного сечения аппарата (направляющий гидрораспределитель; обратный гидроклапан; гидрозамок); 2.Регулирующая – для управления давлением, расходом жидкости посредством частичного открытия рабочего проходного сечения (клапаны давления; дроссели; регуляторы и синхронизаторы расхода); 3.Контрольно-измерительная – для измерения давления и расхода жидкости, а также для выдачи сигнала о достижении заданных параметров (манометры и датчики давления; расходомеры; различные реле).

26. Направляющая гидроаппаратура. Назначение, классифика­ция, условные обозначения.

Направляющая аппаратура – предназначена для управления пуском, остановкой, направлением движения жидкости в трубопроводе посредством полного открытия или закртытия рабочего проходного сечения аппарата. Классификация: направляющий гидрораспределитель; обратный гидроклапан; гидрозамок, распределительная панель.

27. Направляющие гидрораспределители, их назначение, классифика­ция, условные обозначения и особенности конструкции.

Направляющий гидрораспределитель – это гидроаппарат, предназначенный для пуска, остановки и изменения направления движения жидкости по двум или более гидролиниям в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Основными конструктивными элементами являются: корпус и запорный элемент. Классификация: 1.По конструкции запорного элемента (крановые; клапанные; золотниковые); 2.По числу внешних гидролиний (2, 3, 4, 5-линейные); 3.По числу фиксированных позиций запорного элемента (2, 3-позиционные); 4.По виду управления (ручное, электромагнитное, гидравлическое, пневматическое, механическое). Условное обозначение: 1.Число позиций запорного элемента указывается соответствующим числом квадратов; 2. Число внешних гидролиний, подводимых к распределителю указывается в исходной позиции стрелочками.

28. Обратные клапаны, их назначение, классифика­ция, условные обозначения и особенности конструкции.

Обратный клапан – это направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания жидкости в одном направлении и перекрытия ее движения в обратном. Устройство: крышка; пружина; корпус; запорный элемент; напорный трубопровод; всасывающий трубопровод; седло; проточка. Принцип действия: запорный элемент выполнен коническим либо шариковым и плотно поджимается к седлу. При подаче жидкости под давлением возникает сила, сжимающая пружину. Пружина сжимается, поднимая запорный элемент и жидкость поступает в напорный трубопровод. При движении в обратную сторону, жидкость прижимает запорный элемент к седлу, препятствуя поступанию жидкости в сливной трубопровод. Обратный клапан устанавливается после насоса в напорном трубопроводе, что препятствует сливу жидкости при выключенном насосе.

29. Гидрозамки , их назначение, классифика­ция, условные обозначения и особенности конструкции.

Гидрозамок – это направляющий гидроаппарат, предназначенный для свободного пропускания жидкости в одном направлении и в обратном, при наличии управляющего воздействия. Устройство: корпус; запорный элемент; пружина; поршень; жесткая перемычка; полости подвода жидкости и линии управления; напорный трубопровод. Принцип действия: при подводе жидкости под давлением, она сжимает пружину, поднимает клапан и поступает в напорный трубопровод. При необходимости подачи жидкости в обратном направлении, жидкость по каналу линии управления заполняет полость поршня, поршень смещается, соединяя каналы подвода жидкости и напорного трубопровода.

30. Разделительная панель, назначение, классифика­ция, условные обозначения и особенности конструкции.

Распределительная панель предназначена для обеспечения совместной и раздельной работы двух насосов разной мощности. Устройство: корпус; клапан непрямого действия; обратный клапан; клапан прямого действия; насос малой подачи; насос большой подачи. Принцип действия: на холостом ходу в системе давление не велико, поэтому поток жидкости от насоса большей подачи подачи по трубопроводу А, открыв обратный клапан, пойдет в канал Б и соединится с потоком жидкости от насоса меньшей подачи и поступит по трубопроводу Г в гидросистему. Как только давление в гидросистеме достигнет значения, превышающее давление, на которое настроен клапан прямого действия, то данный клапан закроется вместе с обратным клапаном и поток жидкости он насоса большей подачи направится в бак. В систему в это время будет поступать поток жидкости от насоса малой подачи. Т.о. при возрастании давления происходит автоматическое отключение насоса большой подачи от системы, а при снижении давления – суммирование потоков жидкости от двух насосов. Это дает возможность получать быстрые вспомогательные и медленные рабочие ходы при обработке деталей с на станках с ПУ и РТК. Если же давление в канале Б превышает величину настройки клапана непрямого действия, то он срабатывает, понижая давление до настроенного значения, направляя поток жидкости от канала насоса малой подачи в бак, тем самым предохраняя систему от перегрузок.

31. Регулирующая гидроаппаратура. Назначение, классифика­ция, условные обозначения.

Регулирующая аппаратура – предназначена для управления давлением, расходом жидкости посредством частичного открытия рабочего проходного сечения. Классификация: клапаны давления; дроссели; регуляторы и синхронизаторы расхода.

32. Гидравлические дроссели. Назначение, классифика­ция, условные обозначения, расчетные формулы и особенности конструкции.

Дросселем называется гидроаппарат управления расходом, предназначенный для создания сопротивления потоку рабочей жидкости. Различают дроссели с золотниковым крановым запорными элементами. В дросселе с золотником рабочее проходное сечение создается между кромками расточки корпуса и золотника. Для изменения площади рабочего проходного сечения дросселя необходимо переместить золотник в осевом направлении. В дросселе с крановым элементом проходное сечение создается между расточкой корпуса и узкой щелью, выполненной в полом кране. Устройство ПГ77-1: корпус; втулка; втулка-дроссель; винт; валик; лимб; пружина; указатель оборотов. Принцип действия: жидкость подводится в подвод, проходит через дросселирующую щель, образованную острыми кромками фасонного отверстия тругольной формы во втулке и торца втулки-дросселя и отводится в отвод. Расход регулируется путем осевого перемещения втулки-дросселя с помощью винта в одну сторону и пружины – в противоположную. Винт поворачивается от лимба через валик. Расход жидкости через дроссель зависит не только от площади рабочего проходного сечения, но и от перепада давлений.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 195)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты