Объемные гидродвигатели.

1. Роторно- поршневые гидродвигатели( гидромоторы) :

- радиально- поршневые,

- аксиально- поршневые.

Эти гидромоторы имеют идентичную конструкцию аналогичным насосам благодаря свойству обратимости.

Как и роторный насос, гидромотор характеризуется рабочим объемом, т.е идеальным расходом жидкости через гидромотор за один оборот ротора:

Qи=Vо n=z k Vкn

Где: Vо – рабочий объем гидромотора,

n – частота вращения вала,

k – кратность действия, т.е число подач жидкости в каждую камеру за один оборот,

z – число рабочих камер.

Vо= z k Vк , где Vк – объем рабочей камеры.

Действительный расход жидкости через гидромотор больше, за счет утечек. Объемный КПД выражается:

η_о= Qи/Q = Qи/ (Qи+q_ут)

частота вращения вала гидромотора :

n= Q η_о /Vо

Перепад давления на гидромоторе определяется разностью давлений на входе и выходе:

Р_гм= Р₁ – Р₂

Полезная мощность гидромотора равна произведению крутящего момента на его валу на угловую скорость вала:

Nп= М_крώ

Мощность, потребляемая мотором:

N= Q Р_гм

Коэффициент полезного действия гидромотора:

η= N_п/N= η_о η_м, учитывая, что М ώ = η_о η_м Р_гм Q, а ώ = 2π n,

тогда момент на валу гидромотора будет:

М =V_о Р_гм η_м / 2π

Одной из самых распространенных модификаций радиально-поршневых гидромоторов являются высокомоментные гидромоторы. Для получения большого момента без существенного увеличения габаритных размеров, т.е. хода h и диаметра d _п,и без чрезмерного увеличения давления Р_гм и числа поршней, увеличивают кратность к действия поршней, тогда:

М= (Р₁ – Р₂ ) V_о/ 2 π = 2( Р₁- Р₂ ) е z к S_п/ 2 π

Где: Р_1, Р₂ – давление подвода и отвода жидкости, Па

.е – эксцентриситет, м

z – число рабочих камер

S_п – площадь поперечного сечения поршня, м²

Аксиально-поршневые гидромоторы при передаче равной мощности

.отличаются компактностью наименьшей массой, поэтому получили наиболее широкое применение. По кинематическим схемам, заложенным в основу конструкций, они делятся на:

- гидромоторы с наклонным блоком цилиндров,

- гидромоторы с наклонным диском.

В гидромашинах с наклонным блоком ось вращения блоков цилиндров наклонена к оси вращения вала (диска). В ведущий диск вала заделаны сферические головки шатунов, закрепленных также при помощи сферических шарниров в поршнях. При вращении блока цилиндров и вала вокруг своих осей поршни совершают в цилиндрах возвратно- поступательное перемещение. Синхронизация вала и блока цилиндров осуществляется шатунами, которые, проходя поочередно через положение максимального отклонения от оси поршня, прилегают к его юбке и, давя на нее, сообщают вращение валу (через диск ) в гидромоторе (или ротору в насосе).Для этого юбки поршней выполняют длинными, а шатуны снабжены точными конусными шейками.

В гидромашинах с наклонным диском блок цилиндров с поршнями вращается вместе с валом. Поршни опираются на наклонный диск и, благодаря этому, совершают возвратно-поступательное перемещение. Они просты в изготовлении, имеют малые габаритные размеры, легко регулируются, но уступают другим по КПД. Область применения – подвижные комплексы.

Гидромашины с наклонным блоком имеют высокий КПД(0,92 -0,93).Применяются в следящих приводах высокой точности. В последнее время широкое распространение получили гидропередачи подвижных комплексов, состоящих из насосов с наклонным диском и гидромоторов с наклонным блоком цилиндров, представляющих оптимальное сочетание по встраиваемости, КПД и диапазону частот вращения выходного вала.

Гидроцилиндры.

Гидроцилиндры широко применяются в гидроприводах строительных, землеройных, подъемно- транспортных, дорожных машин, агрегатной технике и технологиях нефтегазодобычи.

В зависимости от назначения и выполняемых функций гидроцилиндры имеют множество конструктивных схем и исполнений. К примеру:

- гидроцилиндр одностороннего действия имеет плунжер, перемещаемый силой давления жидкости в одну сторону. Обратный ход плунжера совершается под действием внешней силы (кузов самосвала) или возвратной пружины

- гидроцилиндр двухстороннего действия развивает усилие выходного звена(штока) в обе стороны. Состоит из корпуса, поршня с уплотнениями, установленные во внутреннюю расточку в корпусе и закрепленного на штоке. Шток на выходе из корпуса имеет уплотнения. Поршень делит внутреннюю полость цилиндра на две части, сообщаемые с источниками подвода высокого давления рабочей жидкости и линиями отвода.

Гидрораспределитель обеспечивает переключение подвода и отвода жидкости из камер и, тем самым, изменяет направление движения и действия усилия штока.

По конструкции штока гидроцилиндры бывают с односторонним и двухсторонним штоком. По способу закрепления гидроцилиндры бывают с закрепленным штоком и с закрепленным цилиндром. По скорости перемещения выходного звена гидроцилиндры бывают одно, двух, трех, много скоростные.

В случае, если желаемый ход выходного звена превышает установочную высоту гидроцилиндра применяются телескопические конструкции, имеющие до 6-8 выдвижных секций, при этом отношение хода к установочной высоте составляет 6-8.

При необходимости значительного увеличения усилия выходного звена при отсутствии возможности повышения давления жидкости и габаритных размеров гидроцилиндра применяются тандемные гидроцилиндры. При этом два гидроцилиндра соединены между собой таким образом, что шток одного из них через заднюю крышку второго воздействует на его поршень. Таким образом, при одинаковом рабочем давлении и диаметре возможно удвоение усилия.

Основные элементы гидроцилиндра.

Корпус гидроцилиндра. По конструкции корпуса гидроцилиндры бывают:

- с анкерной связью

- круглое исполнение

У гидроцилиндров с анкерной связью головка (передняя крышка), гильза и дно (задняя крышка) соединены с помощью винтов или шпилек(анкерной связи).По способу закрепления такие гидроцилиндры бывают – с фланцевым креплением или проушиной со стороны дна или со стороны головки. Внутренняя поверхность гильзы имеет высокую степень чистоты и противоизносное покрытие или термообработку.

В гидроцилиндрах круглого исполнения головка и дно крепятся к гильзе с помощью болтов, сварки или предохранительных колец. Благодаря жесткости конструкции они применяются в особо жестких условиях эксплуатации, в т.ч. в наземном и морском бурении, в технологических установках нефтегазодобычи.

Поршни.

Поршень гидроцилиндра – это цилиндр наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру в гильзе, с небольшим зазором (десятые доли мм).Поршень крепится к штоку различными способами: посредством резьбы, гайки, пружинных колец и др.На наружной поверхности поршня размещаются уплотнения различных конструкций, зависящих от условий и режимов работы(давления рабочей жидкости, скорость перемещения, количество циклов работы в единицу времени и т.п.)

Уплотнения

Конструкция уплотнительных элементов зависит от характера уплотняемых зазоров:

- между неподвижными элементами(между головкой и гильзой, между дном и гильзой),

- между неподвижным и подвижным элементами(между поршнем и гильзой, между штоком и головкой).

Число уплотнений, являющихся источниками трения и утечек наружных и внутренних, определяет объемный и механический КПД гидроцилиндра и его надежность. В большинстве случаев зазоры между неподвижными элементами уплотняют кольцами круглого сечения, а между подвижным и неподвижными – манжетами различного профиля. Наружные уплотнения бывают двух видов - основные, обеспечивающие герметичность и грязезащитные, предохраняющее основное от попадания в него грязи. Для гарантированной защиты штока от попадания грязи на его выходящий из гильзы конец одевается резиновый сильфон.

Штоки.

Предназначены для передачи усилия, создаваемого давлением жидкости на поршень, исполнительному органу. Основной вид напряжений, испытываемых штоком- сжатие, растяжение или сжатие с изгибом. Поэтому применение гидроцилиндра должно быть обосновано соответствующим расчетом. Поверхность штока, контактирующая при работе с уплотнением, имеет высокую степень чистоты обработки поверхности и противо износное покрытие или термообработку.