Радіальні роторно-поршневі гідромотори

Радіальний роторно-поршневий гідромотор має будову аналогічну радіальному роторно-поршневому насосу. Відмінність його від насоса полягає в принципі дії. Робоча рідина, надходячи від насоса у підпоршневі камери гідромотору під тиском, створює зусилля на поршні в точці А (Рис.12.1) яка діє на профільну доріжку статора й обертає ротор і вихідний вал.

Рис. 12.1 – Принцип дії радіально-поршневого гідромотора

Крутний момент, створює сила Т, перпендикулярно спрямована до радіуса ротора і, отже, до сили Р. Тиск р рідини на торець поршня 1 площею створює силу

,

де d – діаметр поршня.

У напрямку радіуса статора діє також сила N . Без врахування сил тертя знаходимо:

.

З рисунку випливає, що:

, ,

де β – кут між віссю поршня і радіусом О₂А.

Нормальна складова, спрямована вздовж радіуса О₂А, навантажує статор 2, створює силу тертя поршня об поверхню статора, викликає згин і перекіс поршня. Поперечна сила T створює момент, що обертає ротор 3. Поскільки статор нерухомий, обертатиметься ротор.

Поперечна сила T_R=T на плечі створює момент:

,

де – відстань від точки прикладання сили Т до центра обертання ротора:

.

Результуюча сил і , що діють на поршні, може бути визначена графічно (Рис. 12.2,а) шляхом побудови багатокутника сил з полюсом у точці (Рис. 12.2,б)_.

а) б)

Рис. 12.2 – Графік результуючих сил, що діють в об'ємному гідромоторі

Крутний момент, у даний момент часу, який створюється поршнями в зоні нагнітання, дорівнює:

,

де К – число поршнів, що знаходяться в зоні нагнітання.

Аналогічно визначається крутний момент, від впливу поршнів у зоні зливу, що має протилежний напрямок:

,

де К¹ – число поршнів, що знаходяться в зоні зливу.

Загальний момент, що крутить, на валу гідромотора дорівнює різниці

М₁-М₂ тобто:

.

Графік будується також, як і графік витрати насоса

Нерівномірність крутного моменту, виражається залежністю:

. (3)

Зі збільшенням числа поршнів коефіцієнт нерівномірності зменшується. При парній кількості поршнів нерівномірність буде більше, ніж при непарному. Це пояснюється тим, що при парному числі поршнів два діаметрально розташованих поршні у визначені проміжки часу виходять з роботи.

Для гідромоторів з парною кількістю поршнів:

, (4)

з непарною кількістю поршнів:

.

Ефективний крутний момент:

,

де М_сер – середнє значення моменту, що при Z мало відрізняється від мінімального і максимального моменту, =0,84-0,85 для декількох типорозмірів.

Промисловістю випускаються радіально-поршневі гідромотори низькомоментні і високомоментні.

Аксіальні роторно-поршневі гідромотори

Розглянемо принцип дії аксіального роторно-поршневого гідромотора з похилим диском (Рис. 12.3).

а) б)

Рис. 12.3 – До принципу дії аксіально-поршневого гідромотора

а – розрахункова схема;б – схема формування крутного моменту.

Робоча рідина від насоса підводиться під поршні 2 з тиском , притискаючи їх до похилого диска 3 із силою , де - площа плунжера.

Силу можна розкласти на складові сили нормальну до поверхні диска і поперечну силу Т. Поперечні складові сили від впливу поршнів на диск у зоні високого тиску на плечах утворюють крутні моменти, що повертають ротор 1 і вихідний вал 4 гідромотори, з кутовою швидкістю відносно нерухомо розташованого диска 3.

Крутний момент, який створюється одним поршнем:

Без врахування сил тертя голівки поршня об похилий диск маємо:

, .

Визначимо проекцію радіуса R (дивись Рис. 12.3,б) на вісь абсцис:

,

де φ₁ – кут повороту ротора по напрямку зазначеному на рисунку стрілкою.

Сумарний крутний момент, що створюється поршнями в зоні нагнітання:

,

де К – число поршнів у зоні нагнітання.

При гідростатичному підпорі на виході гідромотора з тиском поперечні сили Т, що діють на поршні в зоні зливу, створюють протилежний момент:

,

де ¹ – число поршнів у зоні зливу.

Результуючий крутний момент, на валу гідромотора при К=К¹:

,

де ( Рис. 3, а).

Нерівномірність крутного моменту, визначається за формулою (3),

Ефективний крутний момент, на вихідному валу гідромотора

,

де =0,8-0,87 (не менше) для гідромоторів промислових моделей Г15-2, =9,4-133 Н.м ( для декількох типорозмірів).

Рис. 12.4 – Графік залежностей крутного моменту, від кута повороту ротора; 1 – середнє значення моменту

Якщо К=К, то тоді і , а .