Гидравлический мотор: типы, устройство, характеристики
Гидравлические моторы широко применяются в современных машинах и механизмах. Они позволяют преобразовывать энергию рабочей жидкости в механическую энергию вращения. Знание принципов работы, устройства и характеристик различных типов гидромоторов помогает грамотно подобрать и эксплуатировать это важное оборудование.
Общие сведения о гидравлических моторах
Гидравлический мотор – это гидромашина, преобразующая энергию потока жидкости в механическую энергию вращательного движения выходного вала.
Принцип работы гидромотора основан на том, что под давлением жидкость заставляет двигаться поршень или лопасть, вращая вал мотора. При этом часть энергии потока теряется на трение и нагревание жидкости.
Основные области применения гидромоторов:
- Приводы строительной и дорожной техники
- Судовые и промышленные установки
- Металлообрабатывающие станки
- Рудничное оборудование
По сравнению с электродвигателями, гидромоторы обладают рядом преимуществ:
- Высокий крутящий момент
- Широкий диапазон регулирования частоты вращения
- Высокая надежность и долговечность
- Простота реверсирования
В отличие от гидронасоса, гидромотор преобразует энергию жидкости в механическую. То есть на вход подается жидкость под давлением, а снимается крутящий момент.
Конструкция гидромоторов
Конструктивно гидромотор состоит из следующих основных узлов:
- Корпус
- Вал
- Рабочие органы (поршни, шестерни, лопасти)
- Распределитель
- Подшипниковые опоры
- Уплотнения
Корпусные детали гидромоторов чаще всего изготавливаются из высокопрочного чугуна или стали. Рабочие органы - из бронзовых или стальных сплавов.
Для уплотнения подвижных соединений применяются сальники, манжеты, торцовые уплотнения. Выбор типа уплотнения зависит от конструкции и условий работы.
В качестве подшипников используются как скольжения, так и качения. Смазка осуществляется рабочей жидкостью или консистентными смазками.
Вал гидромотора воспринимает крутящий момент и передает вращение на исполнительный механизм. К его прочности предъявляются высокие требования.
Распределитель управляет подачей рабочей жидкости в камеры гидромотора. Может быть выполнен ротационного или золотникового типа.
Классификация гидромоторов
По типу гидромашин различают объемные и динамические гидромоторы.
По конструкции выделяют следующие типы гидромоторов:
- Поршневые
- Шестеренные
- Пластинчатые
- Лопастные
По регулированию рабочего объема гидромоторы делятся на регулируемые и нерегулируемые.
По направлению оси вращения различают радиальные и осевые гидромоторы.
Шестеренные гидромоторы
Шестеренные гидромоторы относятся к объемным гидромашинам. Их рабочими органами являются две шестерни, находящиеся в зацеплении в корпусе.
Принцип действия основан на том, что при подаче жидкости в полости между зубьями шестерни раздвигаются и начинают вращаться. Крутящий момент передается на выходной вал.
Достоинства шестеренных гидромоторов:
- Простая и надежная конструкция
- Низкая стоимость
- Способность работать на высоковязких жидкостях
Недостатки:
- Относительно невысокий КПД
- Значительные утечки жидкости
- Пульсирующий характер крутящего момента
Технические характеристики шестеренных гидромоторов
Основные технические характеристики шестеренных гидромоторов:
- Максимальное давление - до 25 МПа
- Частота вращения вала - до 2500 об/мин
- Максимальный крутящий момент - до 2000 Нм
- КПД - 0,7-0,85
- Рабочие жидкости - минеральные масла, эмульсии, растворы
Параметры конкретных моделей могут значительно отличаться.
Применение шестеренных гидромоторов
Шестеренные гидромоторы находят применение:
- В гидроприводах технологического оборудования
- В приводе ходовой части мобильной техники
- В рулевых механизмах
- В приводе лебедок, кранов, подъемников
- В приводе навесного оборудования сельхозмашин
Шестеренные гидромоторы целесообразно применять в несложных гидросистемах, не предъявляющих высоких требований к равномерности вращения вала.
Героторные гидромоторы
Героторный гидромотор отличается особой конструкцией рабочего механизма. Его основным элементом является зубчатый ротор, который совершает планетарное движение в корпусе, опираясь на ролики.
Подача рабочей жидкости осуществляется через распределитель в полости между ротором и корпусом. Это создает высокий крутящий момент при относительно небольших габаритах.
К преимуществам героторных гидромоторов относятся:
- Высокий крутящий момент
- Компактные размеры
- Возможность работы на высоком давлении
Недостатками являются:
- Высокая стоимость
- Повышенный износ деталей
- Неравномерность вращения вала
Технические характеристики героторных гидромоторов
Типовые технические характеристики героторных гидромоторов:
- Максимальное давление - до 25 МПа
- Частота вращения вала - до 250 об/мин
- Максимальный крутящий момент - до 10000 Нм
- КПД - 0,75-0,85
Героторные гидромоторы применяются в качестве приводов механизмов, требующих высоких крутящих моментов при низких скоростях вращения.
Пластинчатые гидромоторы
Пластинчатые гидромоторы работают по принципу гидромашин с подвижными лопатками. Вращение ротора происходит за счет изменения угла лопаток под действием потока рабочей жидкости.
Преимущества пластинчатых гидромоторов:
- Высокий КПД
- Хорошая обратимость
- Плавное регулирование частоты вращения
Недостатки:
- Ограничение по максимальному крутящему моменту
- Сложность конструкции
- Повышенный износ деталей
Технические характеристики пластинчатых гидромоторов
Типичные технические показатели пластинчатых гидромоторов:
- Максимальное давление - до 35 МПа
- Частота вращения вала - до 4000 об/мин
- Максимальный крутящий момент - до 6000 Нм
- КПД - 0,85-0,9
Пластинчатые гидромоторы широко используются в высокомоментных гидроприводах различного оборудования.
Радиально-поршневые гидромоторы
В радиально-поршневых гидромоторах цилиндро-поршневая группа расположена перпендикулярно оси вращения вала.
Поршни создают крутящий момент за счет давления рабочей жидкости, подаваемой в цилиндры через распределитель.
Различают гидромоторы однократного и многократного действия.
Преимущества радиально-поршневых гидромоторов:
- Высокий крутящий момент
- Широкий диапазон частот вращения
- Хорошая регулируемость
Недостатки:
- Большие габариты и масса
- Сложность конструкции
- Повышенный шум при работе
Технические характеристики радиально-поршневых гидромоторов
Типовые технические показатели радиально-поршневых гидромоторов:
- Максимальное давление - до 35 МПа
- Частота вращения вала - до 2000 об/мин
- Максимальный крутящий момент - до 45000 Нм
- КПД - 0,8-0,9
Радиально-поршневые гидромоторы применяются в высокомоментных приводах различных механизмов и оборудования.
Аксиально-поршневые гидромоторы
В аксиально-поршневых гидромоторах цилиндры расположены параллельно оси вращения вала.
Поршни приводят в действие наклонный блок цилиндров или наклонный диск.
Преимущества аксиально-поршневых гидромоторов:
- Высокая удельная мощность
- Хорошая регулируемость
- Возможность реверса
Недостатки:
- Высокая чувствительность к загрязнениям
- Повышенный износ деталей
- Большой расход рабочей жидкости
Технические характеристики аксиально-поршневых гидромоторов
Типовые технические показатели аксиально-поршневых гидромоторов:
- Максимальное давление - до 450 МПа
- Частота вращения вала - до 5000 об/мин
- Максимальный крутящий момент - до 6000 Нм
- КПД - 0,8-0,9
Аксиально-поршневые гидромоторы находят широкое применение в высокомоментных приводах машин и механизмов.
Линейные гидродвигатели
Линейные гидродвигатели, или гидроцилиндры, используются для создания поступательного движения рабочих органов машин и механизмов.
Основными элементами гидроцилиндра являются цилиндр, поршень, шток. Подача жидкости в цилиндр вызывает линейное перемещение поршня и штока.
Различают гидроцилиндры:
- Одностороннего действия (плунжерные)
- Двустороннего действия
- Дифференциальные
- Со специальными соотношениями площадей и др.
Преимущества гидроцилиндров:
- Высокие удельные нагрузки
- Большие скорости перемещения
- Точное регулирование положения
Недостатки:
- Ограниченный ход штока
- Невозможность непрерывного вращения
- Зависимость нагрузки от положения
Выбор гидромотора
Выбор типа гидромотора зависит от требований к:
- Величине крутящего момента
- Диапазону регулирования частоты вращения
- Типу приводимого механизма
- Условиям эксплуатации
Параметры конкретной модели подбираются по каталогам производителей с учетом запаса.
Для высокомоментных приводов чаще применяются радиально-поршневые гидромоторы, для высокоскоростных - аксиально-поршневые.
Эксплуатация гидромоторов
Правильный монтаж и эксплуатация во многом определяют надежность и долговечность гидромоторов.
Основные правила эксплуатации:
- Использование чистой рабочей жидкости
- Соблюдение допустимых нагрузок
- Регулярное техобслуживание
- Своевременный ремонт
Типичными неисправностями гидромоторов являются износ деталей, нарушение герметичности, заедание подвижных элементов.
Ремонт гидромоторов включает разборку, замену изношенных деталей, сборку и испытания.