Объемные гидродвигатели

Классификация гидродвигателей. Объемным гидродвигателем называется объемная гидромашина для преобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию движения выходного (ведомого) звена (вала, штока). В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели делятся на три класса:

1) гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с поступательным движением выходного звена;

2) поворотные гидродвигатели – объемные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена;

3) гидромоторы – объемные гидродвигатели с вращательным движением выходного звена.

Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена. По принципу действия и конструкции гидроцилиндры весьма разнообразны, и применение того или иного типа гидроцилиндра диктуется конкретными условиями работы, назначением и конструкцией той машины, в которой он используется. Ниже рассмотрены основные типы гидроцилиндров, применяемых в машиностроении.

В гидроцилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости осуществляется только в одном направлении. Движение в обратном направлении происходит под действием внешних сил, например под действием веса поднимаемого груза или пружины. Такие гидроцилиндры применяются в основном в грузоподъемных машинах. По конструкции гидроцилиндры одностороннего действия бывают:

а) поршневые (рис. 1, а), где выходным звеном является поршень 4 со штоком 3, перемещающиеся относительно корпуса 2. Рабочая камера образована внутренней поверхностью корпуса и поршнем. Герметичность обеспечивается уплотнениями 1;

 

 Гидроцилиндры:

а – поршневые; б – плунжерные; в – телескопические

б) плунжерные (рис. 1, б), здесь в качестве выходного звена используется плунжер 1. Они наиболее просты по конструкции и технологии изготовления, поскольку внутренняя поверхность корпуса 2 не подлежит точной обработке, а обрабатываются только поверхность плунжера и часть корпуса (букса), по которой происходит герметизация рабочей камеры уплотнением 3;

в) телескопические (рис. 1, в), в них выходным звеном являются несколько концентрически расположенных поршней или плунжеров, перемещающихся друг относительно друга. Общий ход выходного звена равен сумме ходов каждого поршня или плунжера относительно соседнего. Телескопические гидроцилиндры применяются в случаях, когда при небольшой длине корпуса необходимо получить большой ход выходного звена. Выдвижение начинается с поршня большего диаметра. Затем, когда поршень 1 доходит до упора, относительно него начинает перемещаться поршень 2.

Уплотнения. Важным элементом конструкции гидроцилиндров и поворотных гидродвигателей является уплотнение подвижных частей (поршня, штока, шибера, выходного вала). Для обеспечения высокой степени герметизации в машиностроении в основном применяют резиновые кольца и манжеты.

Резиновые кольца прямоугольного и круглого сечений используют для уплотнения узлов с прямолинейным движением (рис 6, а). Наиболее широкое распространение благодаря простоте изготовления, надежности и долговечности получили кольца круглого сечения (ГОСТ 9833 –73)

Манжетой в общем случае называют упругое фигурное кольцо, которое прижимается давлением рабочей жидкости к соответствующим деталям и оказывает уплотняющее действие.

Р ис. 6 – Уплотнения:а–резиновые кольца; б–резиновые кольца с предохранительными шайбами

 

 

Размеры манжет h и δ выбирают по величине диаметра D согласно отраслевым нормалям. Рекомендуемые размеры резиновых манжет приведены в табл. 1. Количество манжет в пакете выбирается из условия рабочего давления и величины диаметра D. Рекомендуемое число манжет в пакете дано в табл. 2.

Манжетные уплотнения в основном изготавливают из маслостойкой резины и прорезиненных тканей, причем манжеты из прорезиненных тканей более надежны и имеют больший срок службы.

Поворотные гидродвигатели. Поворотные гидродвигатели по конструкции можно разделить на два типа:

1) гидродвигатели с преобразованием поступательного движения во вращательное. Наиболее распространены поршневые поворотные гидродвигатели, в которых движение поршня преобразуется в поворотное движение выходного звена с помощью кулисной или зубчатой передачи (рис. 5, а). 2) гидродвигатели без преобразования характера движения; к ним относятся шиберные поворотные гидродвигатели. Последние в свою очередь делятся по числу шиберов на одношиберные (рис. 5, б) и двухшиберные (рис. 5, в). За счет увеличения числа шиберов увеличивают крутящий момент на выходном валу гидродвигателя, но одновременно уменьшают возможный угол поворота.

Рис.5 – Поворотные гидродвигатели: а – с преобразованием движения; б – одношиберный, в – двухшиберный

 

 

Гидромоторы. Гидромотор – это объемный гидродвигатель с вращательным движением ведомого звена. В машиностроении в качестве гидромоторов обычно используют объемные роторные гидромашины, в которых рабочие органы, перемещаемые жидкостью, совершают вращательное и возвратно-поступательное движения, а рабочие камеры перемещаются из напорной полости в полость слива. Такие гидромоторы представляют собой роторные насосы, обращенные в гидродвигатели. В некоторых случаях применяют так называемые безроторные гидромоторы, в которых ротор неподвижен, а вытесняемые рабочие органы совершают возвратно-поступательное или возвратно-поступательное и качательное движения.

В зависимости от возможности регулирования рабочего объема гидромоторы делятся на нерегулируемые и регулируемые. Если выходное звено гидромотора может вращаться только в одну сторону, то такой гидромотор называется нереверсивным. Гидромотор, у которого выходное звено вращается в обе стороны, называется реверсивным. В зависимости от способа реверсирования бывают гидромоторы:

а) с постоянным направлением потока, в которых изменение направления
вращения выходного звена осуществляется при постоянном направлении по
тока рабочей жидкости;

б) с реверсом потока, когда изменение направления вращения выходного
звена происходит за счет изменения направления потока рабочей жидкости.

 

                                      Табл. 3 – Технические характеристики гидромоторов

Параметры
Номинальная частота вращения, об/мин.
Номинальный крутящий момент, Н·м
Расход при номинальной частоте вращения, л/c
Номинальное давление, МПа
Общий КПД

Табл. 4 – Технические характеристики гидромоторов 11М

Параметр
Номинальный крутящий момент, Н·м
Номинальное давление, МПа
Рабочий объем, л
Объемный КПД
Максимально возможная частота вращения, об/мин
Общий КПД

 

В последнее время широкое распространение получили роликолопастные гидромоторы, изготавливаемые серийно в ФРГ, Швейцарии, США. Принцип действия роликолопастного гидромотора наглядно иллюстрирует конструктивная схема, представленная на рис. 11.

Рис. 11 – Роликолопастный гидромотор

Табл. 7 – Технические характеристики гидромоторов ПМС

Параметр	Типоразмер
	ПМС-100	ПМС-125	ПМС-160	ПМС-200
Номинальный перепад давления, МПа	14		12,5
Рабочий объем, см3	101,7	127,1	162,7	203,4
Частота вращения, об/мин: номинальная минимальная  максимальная	192 9 720	192 9 600	150 9 510	150 9 450
Номинальный крутящий момент, Н·м	210	260	333	368
Полный КПД	0,8		0,83
Моторесурс, ч	Не менее 3000
Масса, кг	14,1	14,5	15,1	15,8

Рабочая камера гидромотора, в которой сила давления жидкости на лопасть ротора 2 создает крутящий момент, образована корпусом 1, ротором 2 и роликом-замыкателем 3.

Основными достоинствами гидромоторов этого типа являются простота, надежность и высокий механический КПД. Выпускаемые роликолопастные гидромоторы имеют рабочие объемы от 100 до 800 см³, работают при номинальном давлении от 10 до 15 МПа и развивают при этом крутящий момент от 150 до 2000 Н·м.