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

Аксиальный гидромотор

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

Станочный гидромотор

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.

Назначение гидромотора

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.

Устройство гидромотора

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

Гидромотор для самоходной техники

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.

Радиальный гидромотор

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.

Гидромотор комбайна

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.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 6
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.