Гидравлические двигатели – Рой Мех

Что такое Гидравлический двигатель? Как это работает.

Если вы когда-либо управляли какой-либо машиной, вы, вероятно, сталкивались с гидравлическим двигателем. Гидравлические двигатели можно найти почти в каждом механизме, и они являются одним из многих жизненно важных компонентов, которые заставляют оборудование работать так, как оно должно работать.

Роль гидравлического двигателя заключается в обеспечении силы и движения, необходимых для перемещения внешней нагрузки. Они могут генерировать значительную мощность и обычно используются в любых приложениях, требующих постоянных изменений скорости с медленным или быстрым вращательным движением.

В этой статье мы представим обзор того, как именно гидравлические двигатели выполняют эти функции, и разницу между типами двигателей.

Как работают гидромоторы

Гидравлические двигатели — это, по сути, механические приводы, которые работают для преобразования энергии жидкости в механическую энергию, необходимую для питания машины.

Сила жидкости является движущей силой всех гидравлических операций, включая работу двигателей.

Гидравлические двигатели используют жидкости под давлением от гидравлического насоса для создания силы, такой как угловое смещение и крутящий момент. По мере того, как жидкость подается к гидравлическому двигателю, она давит на шестерни, лопасти или поршни двигателя и, в результате, вращает выходной вал двигателя.

Вращающийся вал использует поток и гидравлическое давление для создания крутящего момента, тем самым генерируя мощность и силу, необходимые для перемещения внешней нагрузки. Затем цикл повторяется.

Скорость, с которой работает гидравлический двигатель, определяется количеством масла и давлением, подаваемым насосом.

Для чего используются гидромоторы?

Гидравлические двигатели играют жизненно важную роль в нашей повседневной жизни, и потребность в них постоянно растет. Их можно найти в широком спектре приложений в широком спектре отраслей, включая строительство, сельское хозяйство, производство и производство.

Прочные и термостойкие гидравлические двигатели могут выдерживать экстремальные условия окружающей среды, такие как чрезмерное нагревание и погружение в воду. Это делает их особенно подходящими для промышленных применений, таких как конвейеры, смесители, буровые установки и т.д.

Гидравлические двигатели являются отличной альтернативой электрическим двигателям в мобильных приложениях, где требуется мощность без доступа к электричеству. Благодаря их способности обеспечивать невероятно высокий крутящий момент при компактной конструкции их обычно можно найти в гусеничных транспортных средствах, таких как бульдозеры и экскаваторы.

Различные типы гидравлических двигателей

Существует четыре основных типа гидравлических двигателей, каждый из которых имеет один или несколько подтипов. Каждый тип двигателя имеет разные характеристики, что делает один из них более подходящим для определенных приложений, чем другой.

Различные типы гидравлических двигателей характеризуются:

• Максимальное рабочее давление
• Максимальная скорость вращения
• Смещение (фиксированное или переменное)
• Постоянный пик и мощность

Вот наиболее распространенные типы гидромоторов.

Мотор-редукторы

Гидромоторы с зубчатым приводом бывают двух подтипов; шестерня (низкая скорость) и планетарная передача (высокая скорость). Они состоят из двух шестерен – промежуточной шестерни и ведомой шестерни, которые вращаются друг против друга и адаптируются к отрицательному и положительному вращению благодаря своей симметричной конструкции.

По своей конструкции мотор-редукторы компактны, легки и просты в обслуживании, обладают хорошей способностью всасывания масла и ударопрочностью. С другой стороны, они обычно имеют низкий пусковой крутящий момент, относительно низкий объемный КПД и входное давление, что делает их наиболее подходящими для высокоскоростных приложений с низким крутящим моментом.

Рабочий объем мотор-редукторов колеблется от 3 до 100 куб.см, а максимальный крутящий момент обычно достигает 400 Нм. В зависимости от модели скорость варьируется от 500 до 4,000 об/мин, а максимальное давление может достигать 250 бар.

Орбитальные (Геротор/Геролер) двигатели

Орбитальные двигатели, или двигатели Геротора/Геролера, могут создавать большие крутящие моменты на очень малых скоростях и работать по принципу орбиты.

Принцип основан на двигателе с внутренним редуктором (ротор), вращающемся внутри фиксированного внешнего редуктора (статора). Двигатели снабжены зубьями и кулачками с промежутками между ними для напорных камер.

Когда гидравлическая жидкость под давлением поступает в камеры, создается дисбаланс давления, создавая крутящий момент, который передается внутренней шестерней на выходной вал двигателя, заставляя его вращаться (орбитировать).

Компактные по конструкции двигатели Gerotor и Geroler, как правило, очень хорошо подходят для использования в мобильных приложениях и используются в самых разных отраслях, включая строительство, сельское хозяйство и погрузочно-разгрузочные работы. Они могут развивать крутящий момент от 10 до 50,000 2,000 фунтов на квадратный дюйм при рабочих скоростях до XNUMX XNUMX об/мин.

Лопастные двигатели

Лопастные двигатели имеют простую конструкцию, состоящую из корпуса с эксцентриковым отверстием и ротора с лопастями. Жидкость под давлением создает неуравновешенную силу на лопастях, которая заставляет ротор вращаться в одном направлении, либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.

Лопастные двигатели имеют небольшие размеры и особенно подходят для вертикальной установки. Они обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, стабильную работу, сбалансированный поток, высокую входную скорость и низкий уровень шума.

Максимальное давление в лопастных двигателях может достигать 230 бар, они могут развивать крутящий момент до 650 Нм при рабочем объеме до 214 смXNUMX.

поршневые двигатели

Поршневые двигатели доступны двух типов; радиально-поршневые двигатели и аксиально-поршневые двигатели.

Радиально-поршневые двигатели имеют низкую скорость и высокий крутящий момент, способные генерировать гораздо более высокий крутящий момент, чем аксиально-поршневые двигатели. Здесь поршни расположены перпендикулярно оси коленчатого вала и совершают прямолинейное движение, которое затем преобразуется во вращательное движение.

Аксиально-поршневые двигатели генерируют меньший крутящий момент, но имеют более высокий диапазон скоростей. В этом типе поршни расположены по кругу с корпусом, который вращается вокруг оси с помощью вала.

Как правило, поршневые двигатели подходят для приложений, требующих большой мощности. Они могут вытеснять жидкость объемом от 10 до 1,000 см³ при максимальном рабочем давлении 450 бар и скорости до 11,000 10,000 об/мин. Крутящий момент является самым высоким из трех типов двигателей, способных достигать более XNUMX XNUMX Нм.

Выбор гидромотора

Выбор наиболее подходящего гидравлического двигателя для вашего применения имеет решающее значение для обеспечения оптимальной эффективности. Если вы не знакомы с выбором двигателя, мы можем помочь.

Компания Primary Fluid Power может поставлять ряд гидравлических двигателей от ведущих производителей, включая Eaton, Roquet и Parker. Мы также можем предложить собственные модификации или индивидуальные сборки в соответствии с вашими точными спецификациями. Если вам нужна помощь в выборе подходящего двигателя, свяжитесь с нами.

Принцип работы аксиально-поршневого гидромотора

Гидравлические моторы

Эти примечания включают основные описания следующих типов гидравлических двигателей.

Ниже указаны различные типы объемных двигателей с примечаниями, содержащими информацию об эксплуатации. Эти заметки и наброски носят рудиментарный характер и предназначены для демонстрации принципов, лежащих в основе дизайна. Для получения подробных сведений о конструкции и характеристиках рекомендуется ссылаться на литературу производителей.

Основные расчеты, касающиеся расхода моторной жидкости, мощности и крутящего момента на валу, можно найти на моей веб-странице. Гидравлические расчеты

Двигатель с внешним редуктором

Двигатель включает в себя две шестерни, одна из которых включает приводной вал. Подшипники двигателя обычно снабжены внутренними подшипниками и сальниковыми уплотнениями или механическими уплотнениями. Наиболее распространены прямозубые зубчатые передачи. Они могут быть шумными и подвержены вибрации, если они не изготовлены в соответствии с высокими стандартами.

Эти двигатели представляют собой надежные и недорогие агрегаты, которые при правильной эксплуатации могут работать в течение длительного времени. Они имеют хорошие эксплуатационные характеристики при высоком давлении. Для эффективной работы двигателя требуются жесткие допуски между внутренними компонентами.

Редукторный двигатель имеет умеренный объемный и общий КПД.

Эти двигатели могут работать при давлении жидкости до 200 бар. Для давления выше 50 бар двигатели должны быть специально спроектированы с гидравлической балансировкой.

Приблизительный КПД типичного шестеренчатого насоса/мотора

Внутренний редукторный двигатель

Насос основан на внешней шестерне, расположенной внутри и зацепляющейся с большей внутренней шестерней. Включена серповидная лопасть, отделяющая впускной объем от выпускного между двумя шестернями. Гидравлическая жидкость поступает во впускной объем, и давление стремится расширить объем, что приводит к вращению шестерен. В определенный момент вращения объем соединяется с выпускным отверстием, и по мере того, как шестерни продолжают вращаться, жидкость вытесняется к выходному каналу. в.

Двигатель с внутренним редуктором имеет характеристики, аналогичные внешнему редукторному двигателю. Мотор более плавный в работе.

Лопастные двигатели

Лопастной двигатель содержит кольцо, установленное внутри цилиндрического корпуса. Кольцо содержит ряд радиальных пазов, в которых расположены скользящие лопатки. Кольцо установлено эксцентрично по отношению к корпусу, а лопасти предназначены для прижимания к внутренней стенке корпуса. Лопасти прижимаются к стене за счет гидравлического давления, силы пружины или центробежной силы, возникающей при вращении кольца.

Поток жидкости под давлением используется для вращения кольца и потока жидкости в отсеки между лопатками и внутренней окружностью корпуса. Давление жидкости заставляет кольцо вращаться, увеличивая зазор между лопастями и корпусом. По мере того, как пространство уменьшается при вращении кольца, жидкость выбрасывается.

Старые конструкции лопастных двигателей основаны на эксцентриковом кольце, как описано выше. Они не сбалансированы гидравлически и, таким образом, имеют ограничения по развиваемому гидравлическому давлению. Более современные конструкции включают эллиптическое внутреннее кольцо, что приводит к двум циклам давления за оборот. Эти насосы могут развивать гораздо более высокое давление при высоких скоростях вращения.

Внешние края лопастей подвержены постоянному износу, и лопасти необходимо заменять после продолжительного использования. Современные двигатели спроектированы так, чтобы их было удобно обслуживать, поскольку внутренние компоненты выполнены в виде картриджей.

Эти двигатели работают плавно и имеют более высокий КПД по сравнению с редукторными двигателями. Некоторые конструкции могут выдерживать значительный износ лопастей. (углеродные лопасти)

Этот тип двигателя может работать при давлении до 200 бар изб.

Принцип работы лопастного гидродвигателя с регулируемым рабочим объемом показан на схеме ниже.

Приблизительный КПД типичного лопастного насоса/двигателя

Общие сведения о поршневых двигателях

Двигатели широко используются для передачи энергии в прибрежных водах, для передачи энергии, в сельском хозяйстве, аэрокосмической и строительной отраслях. перечислить лишь некоторые из них. Все эти двигатели работают по похожему принципу.

Двигатель включает в себя блок с рядом симметрично расположенных цилиндрических поршней вокруг общей осевой линии. Поршни совершают возвратно-поступательные движения внутрь и наружу под действием отдельной неподвижной или вращающейся пластины (аксиальные поршни) или эксцентрикового кольца подшипника (радиальный насос) или какого-либо другого механического элемента. Каждый поршень соединен с впускным и выпускным отверстиями через специальное устройство клапана, так что, когда он выходит из своего цилиндра под давлением жидкости, а когда он движется назад, он выталкивает жидкость. Двигатели спроектированы таким образом, чтобы обеспечить скорость вращения от менее 0,5 об/мин до более 25,000 XNUMX об/мин.

Радиально-поршневой двигатель.

Радиально-поршневые двигатели включают вращающийся цилиндр, содержащий равномерно расположенные радиальные поршни, расположенные радиально вокруг осевой линии цилиндра. Пружина прижимает поршни к внутренней поверхности окружающего неподвижного кольца, установленного эксцентрично на цилиндре. Поток жидкости под давлением заставляет поршни двигаться наружу, что приводит к вращению, в течение половины оборота, а поршни вдвигаются, вытесняя жидкость в течение другой половины. Чем больше эксцентриситет кольца, тем длиннее ход поршня и тем меньше скорость вращения на единицу расхода жидкости.

Вариант этого принципа показан с кулачком внутренней формы, заменяющим эксцентриковое кольцо, в результате чего поршни совершают определенное количество ходов за один оборот вала, что обеспечивает более плавное и эффективное движение.

Разновидностью радиально-поршневого двигателя является двигатель Staffa, как показано ниже. Для этого типа двигателя радиальные поршни расположены во внешнем корпусе и движутся против эксцентричного участка вращающегося вала. Этот двигатель выпускается в нескольких типоразмерах, обеспечивающих высокий крутящий момент при низких скоростях.

Двигатели автомата перекоса.

Двигатели с наклонной шайбой имеют вращающийся цилиндр, содержащий параллельные поршни, расположенные радиально вокруг осевой линии цилиндра. Пружина толкает поршни к неподвижной шайбе наклона, расположенной на одном конце цилиндра, который расположен под углом к ​​цилиндру. Давление жидкости заставляет поршни двигаться наружу во время половины оборота, а поршни вытесняют жидкость во время другой половины. Чем больше угол наклона шайбы относительно осевой линии цилиндра, тем длиннее ход поршня и тем меньше скорость вращения, приходящаяся на единицу расхода жидкости.

Двигатели с изогнутой осью.

Поршневые двигатели с изогнутой осью имеют вращающийся цилиндр, содержащий параллельные поршни, расположенные радиально вокруг осевой линии цилиндра. Давление жидкости заставляет поршни совершать возвратно-поступательные движения в зависимости от относительного угла вала и цилиндра. Движение поршней приводит к вращению вала. Цилиндр приводится в движение валом, расположенным под углом к ​​оси цилиндра. Вал включает в себя фланец с механическим соединением с каждым поршнем. Чем больше угол наклона цилиндров к осям валов, тем длиннее ход поршней и тем меньше скорость вращения, приходящаяся на единицу расхода жидкости.

Приблизительный КПД типичного поршневого насоса/двигателя

Таблица результатов

Помните – информация на этом сайте предназначена только для общих информационных целей, и, хотя мы стремимся поддерживать актуальность и правильность информации, мы не даем никаких заявлений или гарантий любого рода, явных или подразумеваемых, относительно ее полноты, точности, надежности, пригодности. или доступность. Таким образом, вы можете полагаться на такую ​​информацию исключительно на свой страх и риск.

Рой Бердмор скончался 9 марта 2013 года. Его очень не хватает. Этот веб-сайт, Roymech, был бесценным ресурсом для инженеров по всему миру, и мы надеемся сохранить это невероятное наследие в будущем.