11.2.7. Гидромоторы.
Радиально-поршневые и аксиально-поршневые насосы могут работать и как гидромоторы, если к их входным патрубкам подвести жидкость под давлением.
На рис.11.9 в точке контакта плунжера и обоймы показаны силы, действующие при работе машины в режиме гидромотора. В результате воздействия силы давления жидкости на поршень со стороны обоймы будет действовать нормальная к ее поверхности сила N реакции обоймы. Эту силу можно представитьв виде двух составляющих: Р, направленную по оси плунжера, и Т, направленную нормально к оси плунжера. Сила Т и создает крутящий момент. Подобная картина имеет места и у аксиально-поршневых гидромоторов.
Рис.11.12. Схема высокомоментных гидромоторов.
При вращении ротора угол β(угол между силамиР иN) меняется, поэтому изменяются сила (Т = Р tg β) и крутящиймомент. В крайних положениях плунжера крутящий момент равен нулю, что нужно учитывать при выборе минимального числа плунжеров. Так, при двух противоположно расположенных плунжерах гидромотор не сможет «развернуться». Поэтому число плунжеров должно быть больше двух.
Гидромоторы по развиваемому крутящему моменту делятся на низкомоментные и высокомоментные (свыше 2000 Н • м при частоте вращения не более 100 об/мин) Для горных машин особый интерес представляют высокомоментные гидромоторы, применение которых иногда позволяет отказаться от зубчатых редукторов и тем самым упростить конструкцию и уменьшить габариты и массу машины. Значение крутящего момента в основном прямо пропорционально давлению рд и рабочему объему qд.
Современные гидроприводы горных машин работают при давлениях до 32МПа, поэтому главным фактором при создании высоко-моментных гидромоторов является увеличение рабочего объема. Это достигается увеличением числа рядовm, числа цилиндров в рядуz и многократностью действияk. Указанные положения удачно реализуются в кинематических схемах современных радиально-поршневых машин (рис. 11.12).
По схеме на рис. 11.12,а направляющая1вращается в центре радиально расположенных неподвижных цилиндров2, а по схеме на рис. 11.12,б цилиндры3 вращаются относительно оси, проходящей через центр неподвижной направляющей4. Наибольшее распространение получила последняя схема. Увысокомоментных гидромоторов (ВГД, МР, ДП и др.), выполненных по такой схеме, рабочая жидкость поступает в цилиндры через специальные осевые и радиальные каналы, обеспечивающие многократность действия.
У гидромоторов максимальная частота вращения ограничивается гидравлическими потерями и кавитацией, а минимальная, т. е. наименьшая частота, при которой вал еще вращается равномерно – объемными потерями и характером изменения сил трения.
В горных машинах преимущественно используются нерегулируемые гидромоторы( qд = const). Характеристика такого гидромотора, представляющая графическую зависимость его технических показателей от частоты вращения при постоянных значениях давления, плотности и температуры жидкости, показана на рис. 11.13.
0 0 0 0 η N Q M nд Мд Рд
= const ηд Qд Nд
Рис.11.13. Характеристика гидромотора.
Как видно на характеристики, крутящий, момент изменяется монотонно, достигая максимального значения при малых частотах вращения. Это является положительным качеством объемных гидромоторов, обеспечивающим благоприятный пуск машин и стабильность режима работы.