Гидромотор – это отдельный вид силового агрегата. Конструкция устройства позволяет преобразовывать энергию усилия, создаваемого поступающей в рабочую камеру гидравлической жидкости в полезную механическую работу. Она заключается в выполнении поворота на определенный угол или вращения ротора с заданной угловой скоростью и в нужном направлении (против или по часовой стрелке). Такой агрегат относится к категории исполнительных механизмов и работает по команде оператора или автоматических систем контроля.
Принцип классификации и основные виды гидромоторов
Теоретический принцип разработки гидравлических моторов заключается в возможности «обратного» использования традиционного перекачивающего оборудования. Не насос выполняет работу для перемещения жидкости, а жидкость вращает вал агрегата. Гидравлическая энергия преобразуется в механическую. Основными показателями для классификации всех гидромоторов служит:
- Число оборотов вала в минуту – различают «тихоходные» (от 0,5 до 500 об/мин) и «быстроходные» (до 10 тыс. об/мин.).
- Величина крутящего момента – усилие, с которым происходит вращение вала (Нм).
- Максимальная рабочая мощность – величина, прямо пропорциональная объему рабочей камеры и частоте вращения вала (Вт).
При выборе агрегата разработчиком дополнительно учитываются размерные параметры корпуса и общая масса. Вид используемой гидравлической жидкости и схема подключения к магистрали (диаметры входных отверстий). Отдельно подбирается тип наконечника вала для подключения к исполнительному механизму, например, шлицы, резьба, втулка, шпонка и т.д.
Виды конструкций
Как и классические насосные системы, гидравлические моторы классифицируются по принципу своего конструкционного устройства. Для серийных моделей применяют различные схемы. К наиболее популярным следует отнести следующие виды.
Шестеренный
В обычных схемах используется принцип ведомого и ведущего вала. Они герметично установлены в корпусе на опорные подшипники. Технические характеристики вида:
- Угловая скорость – от 500 до 10 тыс. об/мин.
- Оптимальное давление – до 30 МПа.
Изготавливаются в прочном корпусе из черных или легированных марок сталей. Серийно выпускаются устройства с объемом рабочей камеры от 1 до 200 куб. см. Низкий коэффициент полезного действия компенсируется простым устройством и доступной стоимостью.
Пластинчатые
В рабочей камере на пружинах установлены специальные пластины. Это позволяет увеличивать объем камеры входа рабочей жидкости из системы и уменьшать объем камеры для нагнетания. Различают машины:
- Однократного действия – всасывание и нагнетание происходит за один оборот вала.
- Двухкратного принципа – полный рабочий процесс требует двойного вращения для перемещения жидкости из одной камеры в другую.
Такая схема обеспечивает плавную и равномерную подачу усилий для выполнения механической работы. Недостаток – сложный и непрактичный принцип уплотнения опорных подшипников.
Героторные
Универсальная система подходит для любых типов гидравлического оборудования. Конструкция включает:
- Неподвижную шестерню с внутренними зубьями.
- Вращающаяся шестерня с внешними зубьями.
Вал ротора под воздействием усилий гидравлической жидкости совершает вращение по траектории орбиты за счет имеющегося смещения центра. Разница в «1 зуб» у подвижной и неподвижной шестерни делает передачу крутящего момента более плавной. Такая схема позволяет создавать высокие скорости вращения при небольших размерах корпуса агрегата. К недостаткам можно отнести низкие показатели по рекомендованному внутреннему давлению рабочего тела – до 21 Мпа и ограничению по частоте вращения ротора.
Аксиально-поршневой
Поступающая жидкость приводит в движение поршни, передающие вращение на вал ротора. Одновременно они «выталкивают» ее через выходное отверстие. Рабочие камеры в аксиальной системе расположены параллельно ходу движения поршней. Различают:
- С наклонным диском.
- С имеющим угловое отклонение блоком цилиндров.
Синхронность движения поршневой группы обеспечивает блок шатунов или вал, совмещенный с данным блоком. Модели могут быть с нерегулируемым и изменяемым с помощью наклонной шайбы объемом рабочей камеры. Применяется в системах с высоким давлением гидравлической жидкости. Устройство относится к категории сложных и дорогостоящих агрегатов. Требует регулярного проведения регламентного обслуживания и замены изношенных деталей на фирменные аналоги.
Радиально-поршневой
Конструкционная схема состоит из качающих цилиндров с поршнями. С помощью шатунных механизмов они кинематически соединены с эксцентриком вращающегося вала. Такая система позволяет избежать возникновения эффекта динамических ударов при резком увеличении давления поступающей в рабочую камеру гидравлической жидкости. Для ее быстрого и плавного отвода используются расположенные в верхней части стакана дросселирующие технические отверстия. Предусматривают возможность регулировки объема поступающей в камеру жидкости и установки холостого хода. При больших оборотах допускается пульсация расхода рабочего тела.
Обозначение на схемах
Независимо от вида и конструкции используемого в системе гидравлического мотора, для схематического указания места установки агрегата применяется стандартный способ изображения:
- Окружность в разрыве сплошной линии, обозначающей магистраль.
- В верхней части внутри круга равнобедренный треугольник с вершиной, направленной к центру.
Схема означает, что гидравлическая жидкость поступает в агрегат, выполняющий механическую работу.
Устройство и принцип работы
Обязательным условием для работы гидромотора является герметичность рабочей камеры, в которой происходит преобразовании энергии, созданной напором жидкости в механическую работу. В зависимости от конструкции:
- Вращение зубьев шестерен.
- Перемещение лопаток ротора.
- Смешения поршневой группы.
Технологические процессы выполняются внутри прочного корпуса с канальными отверстиями для подвода гидравлической жидкости и ее отвода после выполнения работы обратно в замкнутую систему.
Такой корпус имеет разъемы для монтажной установки. Ротору для привода к валу редуктора или исполнительного механизма герметичность обеспечивается сальниками или специальной набивкой. Принцип монтажа и работы:
- Монтаж в установленном разработчиком месте (указывается на схеме).
- Соблюдение герметичности соединения входных и выходных отверстий.
- Соединение с валом механизма.
- Заполнение системы гидравлической жидкостью.
Подаваемое под давлением рабочее тело заполняет камеру мотора и приводит во вращение ротор. Используется проточный принцип и жидкость отводится через выходное отверстие. Команда на активацию устройства с открытием клапана для прохода подается оператором или автоматикой. Перекрытие магистрали или снижение в ней давления приводит к остановке работы гидромотора.
Такая схема работы насоса позволяет регулировать угловую скорость вращения ротора путем изменения параметров давления гидравлической жидкости в замкнутой системе. Именно это условие обеспечивается плавность хода и отсутствие рывков при торможении, ускорении или переходе на реверсивное вращение.
Принцип использования гидравлической энергии для выполнения механической работы имеет определенные преимуществ. Активно применяется производителями различного стационарного оборудования и мобильной техники специального назначения. К основным достоинствам разработчики относят:
- Широкий диапазон скоростей вращения ротора.
- Возможность использования в качестве устройства для поворота механизма на определенный угол.
- Наличие функции работы в реверсивном формате.
- Простота подключения и технического обслуживания.
- Использование для охлаждения и смазки трущихся деталей гидравлической жидкости.
- Продолжительный эксплуатационный ресурс и ремонтопригодность.
Гидравлические моторы выпускаются серийно известными производителями. Проходят обязательную проверку на испытательных стендах предприятия и сертификацию в независимых лабораториях. На каждую модель выдается технический паспорт с указанием размеров, характеристик и рекомендациями по эксплуатации с фирменными гарантиями компании.
