Объемные гидродвигатели

Объемным гидродвигателем называется объемная гидромашина для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена (вала, штока). В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели подразделяются на три класса:

а) гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с поступательным движением выходного звена;

б) поворотные гидродвигатели - объемные гидродвигатели с углом поворота меньше 360°;

в) гидромоторы - объемные гидродвигатели с вращательным движением выходного звена.

1 Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена.

В гидроцилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости осуществляется только в одном направлении, в гидроцилиндрах двустороннего действия – в обоих направлениях. Кроме этого, гидроцилиндры выполняются с односторонним или двусторонним штоком. Преимущественно применяют гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Схема такого гидроцилиндра показана на рис. 7.1.

Расход гидроцилиндра определяется из соотношения

, (7.1)

где S_э – эффективная площадь поршня гидродвигателя;

V_n – скорость движения поршня; - объемный к. п. д.

Рисунок 7.1 – Схема гидроцилиндра с односторонним штоком двустороннего действия

Площадь S_э зависит от направления движения поршня. При движении поршня вправо S_{э пр} = pD²/4, при движении влево – S_{э лев} = p(D² – d²)/4. При изменении площади соответственно изменяются расход и скорость движения жидкости при ходе влево или вправо.

Усилие на штоке F определяется из уравнения равновесия поршня и для хода вправо будет равно:

F = (F₁-F₁)∙ (7.2)

или

∙ , (7.3)

где р₁ и р₂ – давления жидкости в рабочей и сливной полостях гидроцилиндра; D – диаметр поршня; d – диаметр штока; - механический к. п. д. гидроцилиндра, учитывающий потерю энергии в гидроцилиндре на преодоление сил трения при движении поршня и штока ( = 0,85-0,95).

Выходная (полезная) мощность гидроцилиндра N_вых определяется из соотношения

N_вых = F× V_n, (7.4)

где F – усилие на штоке; V_n – скорость передвижения поршня.

Входная мощность N определяется параметрами на входе в цилиндр:

N_вх = PQ, (7.5)

где р – давление на входе в цилиндр; Q – расход гидроцилиндра. К. п. д. цилиндра – это отношение выходной мощности к входной

, (7.6)

2 Поворотные гидродвигатели. По конструкции поворотные гидродвигатели бывают поршневые, лопастные и мембранные. Наиболее распространены поршневые поворотные гилродвигатели (рис. 7.2).

	Для обеспечения поворотного движения рабочую жидкость подают в рабочие камеры гидродвигателя. Поворотное движение осуществляется за счет применения реечно-зубчатой передачи. Угол поворота вала рабочей машины ограничивается ходом поршня двигателя.
Рисунок 7.2 – Поршневой поворотный гидродвигатель

3 Гидромоторы. Это объемные гидродвигатели вращательного движения. В машиностроении в качестве гидромоторов используют объемные роторные гидромашины. Благодаря свойству обратимости роторных насосов, любой из них может быть использован в качестве гидромотора. Гидромоторы, как и насосы, классифицируют на шестеренные, винтовые, пластинчатые и поршневые.

В зависимости от возможности регулирования рабочего объема гидромоторы делятся на регулируемые и нерегулируемые. Если выходное звено гидромотора может вращаться в обе стороны, то он называется реверсивным. Условное обозначение реверсивного регулируемого гидромотора показано на рис. 7.3.

	Гидромотор, как и роторный насос, харак-теризуется рабочим объе-мом V0 , который зависит от его вида. Расход гидромотора определяется по формуле
Рисунок 7.3 – Условное обозначение гидромотора

(7.7)

где n – частота вращения вала гидромотора; объемный к. п. д.

Перепад давления на гидромоторе определяется разностью между давлением на входе и на выходе, т. е.

Dр = р₁-р₂. (7.8)

Полезная мощность гидромотора равна

N_n = М×w, (7.9)

где М – крутящий момент на валу гидромотора; w - угловая скорость вала, w = pn/30.

Мощность, потребляемая гидромотором:

N =DpQ. (7.10)

Отношение N_п/N определяет общий к. п. д. гидромотора

. (7.11)